Contenido
POWERWORLD SIMULATOR ENFOCADO A SISTEMAS DE POTENCIA P OTENCIA 1 Introducción al PowerWorld Simulator ................................................. ................................. 1
1.1 Aspectos generales ................................................................................................................ generales ................................................................................................................ 1 1.2 Licencia ................................................................................................................................ Licencia ................................................................................................................................ 1 1.2.1 Versiones educativas pagadas de PWS 16. .................................................................... 1 1.2.2 Versiones educativas gratuitas de PWS 16..................................................................... 2 2. Interface ..................................................................................................................................... 2
2.1 Menú Principal ...................................................................................................................... 3 2.2 Barra de acceso Rápido. ................................................................................................. ....... 4 2.3 Pestaña de Ribbons.......................................... ....................................................... ..................................................................... .............. 4 3. Creación de Casos ..................................................................................................................... 5
3.1 Creando un nuevo caso. ........................................................................................................ 6 3.2 Guardando casos. .................................................................................................................. 6 3.3 Abrir Casos Guardados ......................................................................................................... 8 3.3.1 Abriendo Casos de otros programas de simulación de sistemas de potencia. ................ 9 3.4 Insertando Elementos. ................................................ .................................................... ........................................................... ....... 9 3.4.1 Buses (Barras)............................................................................................................... 10 3.4.2 Generador. .................................................................................................................... 12 3.4.3 Cargas .............................................. ...................................................... ............................................................................ ...................... 14 14 3.4.4 Líneas de Transmisión. ............................................... .................................................. 15 3.4.5 Transformadores .................................................. .................................................... ......................................................... ..... 19 3.4.6 Banco de Capacitores Capa citores y Reactor .................................................... ................................................................................... ............................... 23 3.4.7 Transformador de Tres bobinas ..................................................... .................................................................................... ............................... 25 3.4.8 Capacitor en Serie. ........................................................ ........................................................................................................ ................................................ 30 3.4.9 Circuit Breakers (CB) .................................................. ................................................. 31 3.4.10 Elementos desde la base de datos ............................................................................... 31 3.5 Creación de un sistema paso a paso .................................................................................... 32 4 Simulación ................................................................................................................................ 35
4.1 Simulación animada de flujo de potencia. .......................................................................... 35 4.2 Visualización de Resultados................................................................................................ 37 4.2.1 Resultados desde el diagrama mediante Fields (Campos)............................................ 37 4.2.2 Resultados desde Model Explorer ................................................ ............................... 43 4.2.3 Resultados mediante contornos .................................................................................... 44 REFERENCIAS .............................................. ...................................................... ...................... 48
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POWERWORLD SIMULATOR ENFOCADO A SISTEMAS DE POTENCIA P OTENCIA 1 Introducción al PowerWorld Simulator ................................................. ................................. 1
1.1 Aspectos generales ................................................................................................................ generales ................................................................................................................ 1 1.2 Licencia ................................................................................................................................ Licencia ................................................................................................................................ 1 1.2.1 Versiones educativas pagadas de PWS 16. .................................................................... 1 1.2.2 Versiones educativas gratuitas de PWS 16..................................................................... 2 2. Interface ..................................................................................................................................... 2
2.1 Menú Principal ...................................................................................................................... 3 2.2 Barra de acceso Rápido. ................................................................................................. ....... 4 2.3 Pestaña de Ribbons.......................................... ....................................................... ..................................................................... .............. 4 3. Creación de Casos ..................................................................................................................... 5
3.1 Creando un nuevo caso. ........................................................................................................ 6 3.2 Guardando casos. .................................................................................................................. 6 3.3 Abrir Casos Guardados ......................................................................................................... 8 3.3.1 Abriendo Casos de otros programas de simulación de sistemas de potencia. ................ 9 3.4 Insertando Elementos. ................................................ .................................................... ........................................................... ....... 9 3.4.1 Buses (Barras)............................................................................................................... 10 3.4.2 Generador. .................................................................................................................... 12 3.4.3 Cargas .............................................. ...................................................... ............................................................................ ...................... 14 14 3.4.4 Líneas de Transmisión. ............................................... .................................................. 15 3.4.5 Transformadores .................................................. .................................................... ......................................................... ..... 19 3.4.6 Banco de Capacitores Capa citores y Reactor .................................................... ................................................................................... ............................... 23 3.4.7 Transformador de Tres bobinas ..................................................... .................................................................................... ............................... 25 3.4.8 Capacitor en Serie. ........................................................ ........................................................................................................ ................................................ 30 3.4.9 Circuit Breakers (CB) .................................................. ................................................. 31 3.4.10 Elementos desde la base de datos ............................................................................... 31 3.5 Creación de un sistema paso a paso .................................................................................... 32 4 Simulación ................................................................................................................................ 35
4.1 Simulación animada de flujo de potencia. .......................................................................... 35 4.2 Visualización de Resultados................................................................................................ 37 4.2.1 Resultados desde el diagrama mediante Fields (Campos)............................................ 37 4.2.2 Resultados desde Model Explorer ................................................ ............................... 43 4.2.3 Resultados mediante contornos .................................................................................... 44 REFERENCIAS .............................................. ...................................................... ...................... 48
Introducción a PowerWorld Simulator
|1
POWERWORLD SIMULATOR ENFOCADO A SISTEMAS DE POTENCIA
1 Introducción al PowerWorld Simulator
PowerWorld Simulator (PWS) es una herramienta que permite simular sistemas de potencia desde media tensión hasta alta y extra larga tensión. Este brinda soluciones inmediatas y representaciones gráficas del flujo de potencia en un instante cualquiera, además es posible simular los diversos tipos de fallas, estabilidad transitoria y realizar estudios de mercado energético en los sistemas. Este software ha sido empleado en la Universidad Tecnológica desde el año 2010 en su versión 15 para el curso de Sistemas Sistemas de Potencia en la carrera de licenciatura en Ingeniería Ingeniería Electromecánica. 1.1 Aspectos generales
Desde 1994 hasta el 2012 se han producido 16 versiones de PowerWorld Simulator, esta última Versión fue lanzada el 24 de marzo de 2012 para computadoras que operan con el sistema operativo Microsoft Windows XP/Vista/7 [1]. 1.2 Licencia
Podemos destacar que la compañía PWS produce una gama de productos para trabajos en el campo profesional y en el área educativa. Como el interés de esta tesis radica en el área educativa a continuación se presentan los tipos de licencias educativas. 1.2.1 Versiones educativas pagadas de PWS 16.
De acuerdo con el departamento de información de PowerWorld Simulator se pueden obtener dos paquetes de licencias licencias pagadas [2]. 1.
En tres computadoras como máximo, una versión de PowerWorld Simulator de 100,000 barras. Esta versión contend c ontendrá rá una llave de acceso informático que lo hace inapropiado para uso en un gran laboratorio de computadoras o en la red de un u n campus universitario, ya que la instalación en cada computadora tiene que ser desbloqueada individualmente. individualmente.
2. Número ilimitado de computadoras. Esta versión permitirá simulaciones simulaciones en sistemas de hasta 50 barras y no contendrá ninguna protección, haciéndola apropiada para su instalación en un laboratorio de computadores o en la red de un campus universitario.
Introducción a PowerWorld Simulator |2 1.2.2 Versiones educativas gratuitas de PWS 16.
Versión Demo. Se puede obtener directamente del sitio www.powerworld.com, solo es
necesario suministrar una dirección de correo para descargar el mismo. Permite crear sistemas de hasta 12 barras.
Versión Sarma & Overbye. Está diseñada para trabajar con los casos de ejemplos y
problemas propuestos de la quinta edición del libro “Power System Analysis & Design” de Glover, Sarman y Overbye. Overbye. Se pueden utilizar hasta 41 barras. Disponible en http://www.powerworld.com/gloversarma overbye
2. Interface
Actualmente está disponible la Versión 16, en nuestro caso se utiliza la versión Sarma & Overbye que permite hasta hasta 41 barras, barras, desde la versión 13 a la 16 no hay muchas diferencias diferencias.. Este programa utiliza la interface de ribbons (cintas), un sistema similar al de los programas del Microsoft office 2007, los ribbons depende del modo de operación del software, el mismo cuenta con dos modos de operación: Modo edición y modo simulación ver Fig. 1 [3] Modo de Operación
Pestañas de ribbons
Grupo de ribbons
Figura 1 Interface de ribbons en PowerWorld Simulator 16
Debajo de la barra de ribbons se encuentra el espacio de trabajo en el cual se hacen los esquemas, y se puede observar observar las animacio animaciones nes del flujo flujo de potencia potencia al hacer simulaciones. simulaciones.
Interface |3
Figura 2 Espacio de trabajo del PowerWorld
2.1 Menú Principal
Dentro del menú principal se presenta las opciones fundamentales de todo programa, tales como: abrir guardar entre otros. A este menú se accede presionando el botón con el signo de PWS
Figura 3 Menú Principal
Interface |4 2.2 Barra de acceso Rápido.
En esta barra podemos colocar botones que encontramos en los ribbons , para utilizarlos de una forma rápida, basta con buscar el botón que deseamos hacer clic con el botón derecho y seleccionamos agregar a la barra de acceso rápido “ Add to Quick Access Toolbar ”
(1)
(2) Figura 4 (1) barra de acceso rápido. (2) Menú para agregar un botón a la barra de acceso rápido.
2.3 Pestaña de Ribbons.
En la Tabla 1 se describe cada uno de las pestañas de Ribbons que podemos encontrar en el PWS. Tabla 1 Pestañas de Ribbons de la interface de PWS
Case Information
Permite monitorear los datos de nuestros modelos, sobresaliendo el “Model Explorer” que permite tener información detallada de voltajes y el flujo de potencia en cada elemento del sistema. Draw
Encontramos todas las herramientas necesarias para realizar el esquema de nuestro sistema de potencia, incluye funciones como copiar pegar, colores y el botón de Network, el cual nos permite insertar los Elementos del sistema de potencia. Onelines
Permite modificar la apariencia de nuestro esquema del sistema de Potencia.
Interface |5 Tools
La mayor parte de los elementos de esta barra se utilizan en el modo simulación, resalta el botón Solve el cual permite iniciar la simulación
. Encontramos también el botón de fallas
Options
Todos los elementos de esta barra están incluidos en las otras barras, sin embargo la barra de opciones los reúne a todos en una solo lugar. Add ons
Muestra herramientas de análisis como estabilidad, mercado, entre otros. Windows
Permite manejar y personalizar las ventanas del programa, encontramos tópicos de ayuda.
3. Creación de Casos
A continuación se describirá paso a paso como realizar un sistema de potencia con PWS.
Iniciamos el programa PWS, por
lo general tras la instalación podemos encontrar accesos
directos tanto en el escritorio como en la barra de inicio de Windows.
Figura 5 Ejecutando el programa. Izquierda menú de Inicio, derecha acceso directo en el Escritorio.
Una vez que hagamos clic sobre el icono se ejecutará el programa y veremos la interface descrita en la sección 1.2
Creación de Casos |6
Figura 6 Interface
del programa.
3.1 Creando un nuevo caso.
Abrimos el menú principal haciendo clic sobre el botón con el logo de PWS, en el menú seleccionamos la opción New Case (nuevo caso), luego aparecerá la ventana de trabajo por lo general de fondo blanco en donde podemos agregar los elementos del sistema de Potencia.
(1)
(2)
Figura 7 Creando caso nuevo. (1) se presenta el menú principal
y la opción de nuevo Caso. (2) muestra la nueva ventana de trabajo para nuestro caso.
3.2 Guardando casos.
Si volvemos abrir el menú principal notaremos que las opciones que anteriormente no se podían seleccionar ahora si son seleccionables, ta l como lo es la opción “ Save Case” y “ Save Case as”, para guardar nuestro Sistema. Para poder almacenar nuestro sistema es necesario tener al menos un bus.
Creación de Casos |7 Cabe destacar que PWS almacena dos tipos de archivos. El primero es un archivo Binario que contiene la información del caso así como los elementos. El segundo es un archivo visual en donde se almacena el trazado o esquema. Esto nos permite hacer un mismo caso con diversos esquemas, o el mismo esquema pero con casos diferentes. Si seleccionamos “Save Case As” podremos seleccionar una ubicación para nuestro caso como se muestra en la figura 8, veremos que se crean los dos archivos, en caso tal se quiera transportar este caso es necesario llevar los dos archivos. Si se quisieran hacer varias versiones de un mismo caso, simplemente usamos “Save Case As” le damos un nuevo nombre y cuando se nos pregunte, si deseamos cambiar el nombre del “main online” del archivo anterior colocamos “YES” y en la carpeta donde se almacenan aparecerá los archivos pwd y pwb con el nuevo nombre.
(1)
(2)
(3) Figura 8 Guardando un Archivo. (1) opción de guardar como en el menú principal. (2) selección de la ubicación donde se guardará nuestro caso. (3) Archivos guardados.
Si solo queremos actualizar el caso existente utilizamos la opción Save Case, nos aparecerá un menú en el cual podemos agregar comentarios, si no deseamos comentar simplemente seleccionamos skip.
Creación de Casos |8
Figura 9 Guardando
el caso. A la derecha Menú para agregar comentario tras seleccionar la opción Guardar.
3.3 Abrir Casos Guardados
Existen dos posibilidades para abrir un Caso ya guardado, la primera es ejecutando el programa y en el menú principal utilizar la opción “open case” (abrir caso) la cual abrirá una ventana de explorador para
buscar el archivo en nuestros dispositivos de almacenamientos. Notemos que al pasar el cursor sobre open case a la derecha se observa un pequeño menú que dice “ Recent Cases” esto nos permite encontrar los
últimos casos sobre los cuales se ha trabajado y al seleccionar alguno de estos automáticamente se abrirá. La segunda es buscar el archivo desde el mismo entorno de Windows y hacer doble clic sobre el mismo.
(1) Figura 10 (1) Abriendo
(2) el Caso desde el menú principal (2) Ejecutando el archivo desde la interface de Windows.
Creación de Casos |9 3.3.1 Abriendo Casos de otros programas de simulación de sistemas de potencia.
Es posible cargar base de datos de sistemas de potencia proveniente de otros problemas como el famoso PSS E, él único requisito es que el archivo esté en formato RAW, para abrir el archivo se procede igual que con un archivo de PWS, pero este si debe ser abierto con la opción de Open Case. Cuando aparezca la barra de exploración hay que cambiar el tipo de archivo buscado de .pwb a .raw
Figura 11 Seleccionando
el tipo de archivo para abrir
De esta forma serán visibles los archivos tipo raw, al dar abrir notaremos que se abrirá la ventana de Model explorer la cual indicará los elementos insertados con sus respectivos parámetros, es posible realizar simulaciones en esta pantalla, pero si se desea ver el diagrama es necesario crear un nuevo online, para ello damos clic en el símbolo de PWS y l uego seleccionamos “New Online” de esta forma se abrirá una ventana donde se podrán insertar los elementos que se encuentran en la base de datos, esto lo veremos con más detalle en la siguiente sección.
Figura 12 Base de datos del sistema guardado en formato raw
3.4 Insertando Elementos.
La mayor parte de los elementos que necesitamos para realizar nuestros sistemas los podemos encontrar en la barra de “ Draw” en el menú de “Network”. En este menú encontramos los Buses,
generadores, cargas, compensadores en paralelo, líneas de transmisión AC y DC, transformadores, capacitores en serie y transformador de tres bobinas. Para insertar cualquier elemento o modificar es necesario estar en el modo Edición, de la pestaña izquierda ver figura 13
C r e a c i ó n d e C a s o s | 10 Una buena práctica es insertar primero los buses del sistema, ya que si intentamos insertar un generador sin bus el programa nos enviara un mensaje de error.
Figura 13 Menú de Red para insertar elementos, note que se trabaja en modo edición.
Al elegir algún elemento del Menú, el cursor en la ventana de trabajo cambia a una cruz, al hacer clic sobre el espacio de la ventana donde queramos insertar nuestro elemento nos aparecerá el dialogo de configuración del mismo. En las siguientes secciones veremos cada uno de esto elementos a detalle. 3.4.1 Buses (Barras).
Al insertar un Bus el diálogo que se muestra es el siguiente
Debemos asignarle un número al Bus. También podemos darle un Nombre personalizado El voltaje colocado en esta sección será el voltaje base del bus y con ello el de la línea de transmisión o lado del transformador que se coloque en este bus
Dentro de PWS podemos Crear Áreas Zonas asignar Propietarios y establecer Sub Estaciones. Las Zonas están dentro de las Áreas. Por lo general hacer la subdivisión nos permite monitorear regiones de nuestro sistema en específico.
Otras configuraciones de barra
Figura 14 Ventana
de Configuración de Barras
C r e a c i ó n d e C a s o s | 11 De la sección de otras configuraciones podemos destacar.
Tabla 2 Pestañas de la configuración de barra
Bus Information
Esta sección puede permanecer sin modificar ya que al correr la simulación se modificará. Es importante que en nuestro sistema exista un Slack Bus (solo uno isla), Este bus será nuestro Bus de referencia, podemos asignarle un valor de referencia por lo general suele ser 1pu Display
Se refiere más que nada a factores visuales, como la orientación tamaño, entre otros. El elemento se puede orientar en las 4 direcciones fundamentales. Arriba, abajo, izquierda y derecha. Attached Devices
Podemos asignarles Cargas a los Buses sin necesidad de utilizar la opción Loa.
Cuando se completa la información de configuración se da clic en el botón inferior izquierda de la ventana de configuración
que está en la parte
C r e a c i ó n d e C a s o s | 12 3.4.2 Generador.
Para insertar el generador lo seleccionamos del menú de Network la opción “ Generator ”
al
aparecer la cruz simplemente hacemos clic sobre el bus al cual quisiésemos conectar el generador. Después de hacer clic aparecerá el siguiente menú. Para estudios de flujos de potencia se puede dejar en su valor por defecto
Permiten determinar a qué Bus se conectará el Generador, por lo general aparecerá el bus más cercano al punto donde colocamos el cursor en cruz.
Otras configuraciones del generador
Figura 15 Ventana de configuración del Generador.
De la sección de otras configuraciones podemos destacar. Tabla 3 Pestañas de configuración del generador Display Information
Permite configurar aspectos visuales del elemento como tamaño, orientación, simbología Power and Voltage Control
Se pueden establecer los límites de potencia real y reactiva, activar controles de voltaje. Por lo general los valores de Salida de potencia se ajustan automáticamente de acuerdo a la demanda del sistema. El bus al cual se conecte el generador mantendrá un voltaje de 1pu. Cost
Permite establecer las características para el modelo económico del generador.
C r e a c i ó n d e C a s o s | 13 Fault Parameters
Permite establecer los valores de impedancias internas en las 3 secuencias, la impedancia del neutro y la impedancia cuando se utilice un modelo de transformador interno Owner, Area, Zone Sub Station
Como su nombre lo indica se pueden establecer hasta cuatro propietarios para el generador. Se puede modificar el número de área, zona y Sub Estación del Generador. Estos tres últimos criterios por lo general por defecto son los mismos que los del bus donde se conecta el generador.
Completada la configuración damos
para cerrar la pantalla. En la figura 16 se muestra el
generador unido al bus 1, con lo cual el bus 1 es el slack bus.
Figura 16 Generador
conectado a la barra 1.
Cabe destacar que cuando se inserta un elemento es posible modificar sus valores, volviendo al diálogo de configuración, al hacer doble clic, o al hacer clic con el botón derecho del mouse sobre el elemento, ya sea una carga, un generador, un transformador una barra, una línea de transmisión, un banco de capacitores.
(1)
(2)
Figura 17 Barra desplegada al hacer clic derecho sobre (1) un generador y (2) sobre una barra. Se resalta el “Information Dialog” que nos permite ingresar a las opciones de configuración del elemento.
C r e a c i ó n d e C a s o s | 14 Cuando se inserta un generador y se vuelve a su ventana de opciones se puede ver una nueva pestaña llamada “Stability”
Figura 18 Pestaña de estabilidad en la
pantalla de configuraciones del generador.
En esta pestaña se establecen los modelos dinámicos para los elementos involucrados en el estudio de estabilidad como lo son la excitatriz, el gobernador y otras más. 3.4.3 Cargas
Para insertar una carga seleccionamos “Load”
del menú de Network. Cuando el cursor cambie a
una cruz la acercamos al bus en cual deseamos colocar la carga, al hacer clic aparecerá la ventana de configuración de Cargas. Permiten determinar a qué barra se conectará la carga, por lo general aparecerá la barra más cercana al punto donde colocamos el cursor en cruz.
Permite establecer, el área la zona, sub estación o propietario de la carga, estos concuerdan con los mismos criterios en la barra
Otras configuraciones.
Figura 19 Ventana de configuración de Carga
C r e a c i ó n d e C a s o s | 15 Entre las otras configuraciones se puede destacar las siguientes pestañas Tabla 4 Pestañas de configuración de carga Load Information
A diferencia de los otros elementos las configuraciones de potencia y visuales, están en una misma pestaña llamada “load Information”
En cuanto los aspectos visuales, es posible modificar su orientación, tamaño, escala, grosor de las líneas del símbolo, entre otras. En cuanto a potencia es posible establecer el consumo de potencia real y reactiva. OPF Load Dispatch
Permite establecer los parámetros de la carga para estudios de mercado energético.
Una vez establecidos los parámetros de la carga, es posible presionar
, de esta forma aparecerá el
símbolo de la carga en el diagrama.
Figura 20 Símbolo
de una carga conectada a una barra
3.4.4 Líneas de Transmisión.
Para insertar una línea de Transmisión seleccionamos “ Transmission line”
del menú de Network.
Cuando el cursor cambie a un cruz hacemos clic en la primer bus, luego hacemos doble clic en el bus de destino, si deseamos darle corte a la línea antes de llegar al bus de destino podemos hacer clic en cualquier lugar y cambiar la dirección.
C r e a c i ó n d e C a s o s | 16 1 clic (cambio de dirección)
2 clics (destino)
2 clics destino
1 clic (inicio)
1 clic
(1)
(2) Figura 21 (1) Pasando la línea por la ruta más
corta. (2) haciendo cambio de dirección
Permite establecer los buses que une la línea además muestra sus voltajes nominales
Otras configuraciones de línea de transmisión
Figura 22 Ventana de configuración de línea de Transmisión
Los elementos de las pestañas se muestran a continuación: Tabla 5 Pestañas de configuración de línea de transmisión Display
Permite configurar aspectos visuales del elemento. Parameters
En esta sección se establecen los parámetros de la línea de transmisión (Z & Y) hay que tener presente son valores PU y que estos deben estar en la base del sistema. Por defecto el programa utiliza 100 MVA como potencia base. También se establecen los límites de potencia de la línea, los cuales permitirán en la simulación ver que tan cargada esta la línea
C r e a c i ó n d e C a s o s | 17 Series Capacitor
Nos permite adicionar un capacitor en serie para compensar la línea. Fault Info
Se establecen los parámetros de falla de la línea de transmisión.
Una vez completada la configuración se presiona
.
Cuando se inserta la línea automáticamente aparecerá un círculo con A y MVA, este círculo es una gráfica de pastel, que nos indicará en la simulación, el porcentaje de carga de la línea, este porcentaje dependerá del límite de potencia establecido en los parámetros de la línea.
Figura 23 El círculo celeste es una gráfica de pastel que indicará el porcentaje de
carga en la línea
Cálculos de Impedancias.
Dentro de la configuración de la línea de transmisión, en la pestaña de parámetros se puede observar un botón que dice “ Calculate Impedances”, este botón nos permite calcular los parámetros PU de la línea
a partir de los parámetros reales. Al hacer clic en este botón se desplegará un menú con dos opciones “From Per Distance Impedances ” y “ From Conductor type and Tower Configuration ” la primera opción
nos permite calcular las impedancias pu a partir de impedancias reales por unidad de longitud y la segunda nos permite determinar las impedancias conociendo los tipos de conductores y la configuración espacial que presentan en la torre, esta segunda herramienta no viene incluida en el programa, debe comprarse por separado, por tal motivo se hará énfasis en la primera herramienta.
C r e a c i ó n d e C a s o s | 18
(1)
(2)
Figura 24 (1) Configuraciones de la línea de trasmisión,
(2) Menú de cálculo de impedancia
Al seleccionar la opcion “From Per Distance Impedances” se desplegará el siguiente ventana de
configuración Longitud del conductor esta puede ser configurada para introducirla en metros o pies Parámetros de Línea en valores reales por unidad de distancia
Parámetros de Línea en valores por unidad.
Límite de potencia que puede transportar la Línea en MVA
Límites de Corriente de la línea.
Valores Bases: La Potencia base siempre será por defecto 100 MVA. El voltaje Base es el mismo que aparece en las barras que une la línea.
Figura 25 Ventana
del Cálculo de impedancia
En esta ventana de configuración podemos ingresar los valores reales en los campos de la izquierda y obtener los valores en por unidad en los campos de la derecha, con las bases establecidas en el campo del centro, el proceso también puede ser inverso ingresando valores pu para obtener valores reales. Una vez
C r e a c i ó n d e C a s o s | 19 ingresado los valores damos
y los nuevos valores en pu aparecerán en el campo de los parámetros de
impedancia de la ventana de configuración de la línea de transmisión. 3.4.5 Transformadores
Para insertar un transformador seleccionamos “ Transformer ”
del menú de Network. Cuando el
cursor cambie a una cruz hacemos clic en la primer bus, luego hacemos doble clic en el bus de destino (similar a una línea de transmisión).
1 clic 2 clics (destino) Figura 26 Insertando un Transformador, proceso similar al de insertar una línea de
transmisión
Cuando se haga doble clic en la barra de destino se aparecerá una ventana de configuraciones.
Valores Bases: La Potencia base siempre será por defecto 100 MVA. El voltaje Base es el mismo que aparece en las barras que une la línea.
Otras configuraciones de transformador
Figura 27 Ventana de Configuración de
Las otras configuraciones que se muestra en esta ventana son:
Transformador.
C r e a c i ó n d e C a s o s | 20 Tabla 6 Pestañas de configuración de transformador Display
Permite configurar aspectos visuales del elemento. Parameters
En esta sección se establecen los parámetros para modelar el transformador, hay que tener presente que son valores PU y que estos deben estar en la base del sistema. Por defecto el programa utiliza 100 MVA como potencia base. También se establecen los límites de potencia del transformador, los cuales permitirán en la simulación ver que tan cargado está. Transformer Control
Permite controlar la relación de vueltas y el desfase del transformador, permite además, establecer el control automático de estos parámetros para el estudio de flujo de potencia. Series Capacitor
Nos permite adicionar un capacitor en serie para compensar. Fault Info
Se establecen los parámetros de falla para el transformador, en cuanto a la configuración claramente se indica que es para hacerle saber al programa la presencia de neutro. El desfase por la convención Americana debe realizarse en el control de Transformador en “ Phase Shift” Owner, Area, Zone Sub Station
Como su nombre lo indica se pueden establecer hasta cuatro propietarios. Se puede modificar el número de área, zona y Sub Estación.
C r e a c i ó n d e C a s o s | 21 Cuando se coloque al menos un valor de reactancia para el transformador, al presionar
podremos
ver el dispositivo en el esquema, notaremos que al igual que en las líneas de trasmisión aparece un gráfico de pastel que nos indicará el porcentaje de carga utilizado en el trasformador.
Figura 28
Se puede apreciar la gráfica de Pastel que indica la carga del transformador.
Cambio de base de los valores de fábrica.
Los parámetros para modelar los transformadores, vienen con las bases de los valores nominales de potencia y voltaje del transformador, en muchas ocasiones estas bases no coinciden con el sistema en estudio, por ende es necesario realizar un cambio de base, este proceso se puede realizar de forma sencilla en PWS. Para realizar el cambio de bases mediante PWS, primero colocamos un valor mínimo de reactancia en serie al transformador de 0.000010 en la pestaña de parámetros, en algunos casos es posible colocar 0 como valor de reactancia y el programa asumirá que se introduce el valor mínimo de reactancia en serie para un transformador. Con el valor mínimo de reactancia PWS permitirá insertar el transformador.
Figura 29 Reactancia mínima para insertar
un trasformador
Una vez insertado se vuelve a abrir la ventana de configuraciones y la pestaña de control de transformador aparecerá un nuevo botón llamado “Specify Transformer Bases and Impedances…”
C r e a c i ó n d e C a s o s | 22
Figura 30 Control de trasformador, nuevo botón “Specify Transformer
Bases and Impedance”
Al hacer clic en este botón se desplegará la siguiente ventana. En estos espacios se colocan los Valores Nominales del transformador. En estos espacios se colocan los valores de placa
Figura 31 Ventana
de bases del transformador e impedancias.
Una vez se ingrese la información damos
, vamos a la pestaña de parámetros y notamos que el
valor de reactancia en serie ha cambiado, este nuevo valor corresponde a un cambio de base en los parámetros de placa de transformador.
Figura 32 Nuevos valores de Reactancia y resistencia en serie.
C r e a c i ó n d e C a s o s | 23 3.4.6 Banco de Capacitores y Reactor
Para insertar un Banco de Capacitores o Reactor seleccionamo s “ Switched Shunt”
del menú de
Network. Cuando el cursor cambie a una cruz la acercamos al bus en cual deseamos colocar el banco de Capacitores o Reactor, al hacer clic aparecerá la ventana de configuración del banco de capacitores o Reactor. Permiten determinar a qué barra se conectará el banco de capacitores o reactor, por lo general aparecerá la barra más cercana al punto donde colocamos el cursor en cruz.
Permite establecer, el área la zona, estos concuerdan con los mismos criterios en la barra
Otras configuraciones para el banco de capacitores o reactor
Figura 33 En estos espacios se colocan los Valores Nominales del Transformador
En otras configuraciones podemos destacar.
Tabla 7
Pestañas de configuración de banco de capacitores o reactor Display
Permite configurar aspectos visuales del elemento.
C r e a c i ó n d e C a s o s | 24 Parameters
En Campo el campo de Nominal Mvar se coloca la cantidad de potencia reactiva que el banco podría suplir si la barra donde se conecta tiene un voltaje de 1pu. Si se ingresa un valor positivo hablamos de un banco de capacitores y si es negativo es un reactor. En Control mode se puede establecer si el banco o reactor tendrá un valor fijo, muy cercano al Nominal Mvar que se ingresa o cambiara automáticamente de forma continua o discreta, para mantener el voltaje de la barra un rango aceptable. En el modo continuo, el banco o reactor cambiará su potencia de modo que la barra refleje el valor de voltaje del Target Value. En el modo discreto el cambio de potencia dependerá de la variación de potencia por pasos, establecido en Switched Shunts Blocks. Hay que considerar que si se requiere de un reactor se debe colocar un valor negativo de potencia y si es un banco de capacitores, se coloca un valor positivo de potencia, es posible que este dispositivo trabaje como un reactor o un banco de capacitores, si se coloca en la primera columna una variación negativa y en la siguiente una variación positiva, el programa lee las variaciones de izquierda a derecha en este cuadro de Switched Shunts Blocks. Cuando se utiliza modo discreto puede que no se obtenga el valor del Target Value, pero el programa tratará que quede entre el máximo y mínimo valor, esto indica que entre menor es la variación de potencia por pasos, más fácil será para el programa establecer el valor que mantiene el voltaje en el punto deseado. Control Parameters
Se encuentran otros elementos que permiten tener un mejor control del banco o reactor, tal es el caso de la máxima y la mínima suceptancia, de tal forma que se tenga un caso más real del banco de Capacitores o el reactor.
C r e a c i ó n d e C a s o s | 25 Fault Parameters
Por lo general este dispositivo es considerado como un circuito abierto en la cero, para el análisis de falla. Es posible establecer las admitancias de secuencia cero, definiendo un intervalo de potencia Reactiva. Cuando se realice el análisis de falla el programa determinará el número de bloques de potencia utilizados, y con ello las admitancias.
3.4.7 Transformador de Tres bobinas
Insertar un transformador de tres bobinas conlleva un proceso distinto al visto para los otros elementos. A continuación se detallará el proceso es válido para las versiones 13 en delante de PWS. Es necesario insertar los 3 buses donde se colocará el transformador con los voltajes bases del sistema estudiado.
Figura 34 Barras en donde irá colocado el trasformador de 3 bobinas.
Una vez se han colocado las barras, hay que ingresar la información del transformador, para ello hay que ir a Model Explorer, la cual se ubica en la pestaña de Case Information
Figura 35 Ubicación
de Model Explorer.
C r e a c i ó n d e C a s o s | 26
En la barra que aparece en la derecha llamada Explorer, buscamos Three-Winding Transformes
Figura 36 Ventana de Model Explorer.
Hacer Clic derecho sobre el espacio de tabla, y seleccionar Insert
Figura 37 Menú desplegado al hacer clic derecho sobre el cuadro del transformador de 3 bobinas.
Una vez realizada esta acción aparecerá la ventana de configuración del transformador de 3 bobinas
C r e a c i ó n d e C a s o s | 27
Figura 38 Ventana de Configuración del
transformador de 3 bobinas
En este Menú ingresamos los valores de Voltaje y las reactancias del trasformador. Hay que tener presente que si los valores de reactancia que suministra el Fabricante no fueron calculados para la potencia y Voltajes Bases de nuestro sistema, es necesario Realizar un Cambio de Base. Recordar que los voltajes en los buses son voltajes bases de nuestro sistema. Por lo general solo se llena las casillas de Bus Núm., Nom Kv y X, para cada lado del trasformador, las otras pueden permanecer en 0. Una vez que coloquemos los valores de voltajes, presionamos Una vez demos ok aparecerá otro Dialogo que nos permite establecer los límites de potencia para el transformador y otros aspectos de control, por lo general solo se agrega el límite de potencia y se dejan las otras opciones iguales. Hacemos clic nuevamente en OK, luego aparecerá otro diálogo y aceptamos (YES).
C r e a c i ó n d e C a s o s | 28
(1)
(2)
Figura 39 (1) Pantalla de configuración de los parámetros de control del Transformador. (2) segundo diálogo antes de terminar ingresar los datos del trasformado en el programa
El proceso anterior era para insertar el transformador en la base de datos del caso, ahora es necesario incluirlo en el diagrama, para ello seleccionamos Three-Winding Transformer del menú de Network. Luego aparecerá un cursor en forma de cruz damos clic sobre la hoja de edición y aparecerá el siguiente Dialogo.
(2) (1)
Figura 40 (1) Ventana para insertar el transformador de 3 bobinas en el esquema. (2) Ventana para buscar el transformador en la base de datos.
En la ventana que aparece (Fig. 40 (1)) hacemos clic en Find y obtendremos otro ventana llamada Choose a 3W transformer (Fig. 40 (2)). En este dialogo se nos mostrara los 3 elementos del trasformador
C r e a c i ó n d e C a s o s | 29 hacemos clic sobre lo marcado en amarillo (Fig. 40 (2)), solo es para que el programa sepa que estoy de acuerdo, entonces podemos hacer clic en OK. El primer cuadro ahora deben aparecer números y colores como se muestra a continuación.
Figura 41 En la ventana ahora aparecen los números de las barras sobre las cuales se coloca el dispositivo.
Al dar OK en la ventana de la fig. 41 aparecerá el transformador en la hoja del diagrama (Figura 42). Se puede notar que el transformador no se ve conectado a las barras, sin embargo para la base de datos del sistema que es con la que el programa realiza los cálculos si lo está. En este programa es posible que los elementos no se vean conectados en el esquema. Pero al ir a su ventana de configuración se puede ver la conexión a un determinado bus.
Figura 42 Transformador de 3 boninas en el diagrama
C r e a c i ó n d e C a s o s | 30 3.4.8 Capacitor en Serie.
El compensador para líneas de transmisión en serie se puede obtener de “Series Capacitor”
que se
encuentra en el menú de Network. Este elemento se inserta de la misma forma que una línea de transmisión (sección 1.3.4.d). 1 clic en la barra de Inicio
Doble Clic en la barra de destino
Figura 43 Insertando un capacitor en serie para compensar una línea.
Hay que tener presente que como es un compensador el valor de reactancia que se ingresa debe ser negativo.
Figura 44 Ventana de configuración del capacitor, es la misma que la de
una línea de transmisión
Otra diferencia entre insertar una línea de transmisión normal y un capacitor en serie es la pestaña de Series Capacitor en donde la opción Is Series Capacitor debe estar activada. En esta misma pestaña se puede establecer el estado de operación, ya sea en servicio o By Passed es decir no funcionando.
Figura 45 Pestaña de Capacitor en Serie en la ventana de configuración del mismo. Se destaca el estado de
operación In Service para activarlo y Bypassed para desactivarlo.
C r e a c i ó n d e C a s o s | 31 Una vez establecida la configuración y dar ok, aparecerá en el esquema el símbolo del elemento, en algunas ocasiones el gráfico de pastel de capacidad, oculta el símbolo del capacitor en serie, sin embargo se puede mover y deja al descubierto el elemento.
Figura 46 Capacitor en serie insertado.
3.4.9 Circuit Breakers (CB)
Estos dispositivos nos permiten cortar el flujo de potencia a través de la red. Generalmente al unir dos elementos, por ejemplo la barra y el generador de la figura 47 (1) aparece un cuadro Rojo, este cuadro es el interruptor que en el modo simulación al hacer clic sobre el mismo puede cortar el flujo de potencia, cada vez que se unan elementos el programa automáticamente incluirá un CB. Un CB. abierto se representa en color verde figura 47 (2)
(1) Figura 47 (1)
(2)
PWS agrega automáticamente un CB. al unir dos elementos. (2) En el modo de simulación al hacer clic sobre un CB. este se abre (cambia de color a verde) y corta el flujo de potencia
3.4.10 Elementos desde la base de datos
Cuando se cuenta con elementos en la base de datos, es posible insertarlos en el diagrama de forma muy similar a como se hizo con el transformador de 3 bobinas, a continuación veremos los métodos. Elemento por elemento consiste
en insertar el elemento como se realiza normalmente, solo que en esta
ocasión veremos un nombre y un número de bus, correspondiente a los elementos de la base de datos, podemos ubicarlos mediantes las flechas o con el botón “ find”.
C r e a c i ó n d e C a s o s | 32
Figura 48 Insertando
elementos uno por uno, atribuyéndole al elemento gráfico un elemento de la base de datos
La otra opción es utilizando auto insert, ubicado en la pestaña de Draw, en el grupo de Default Drawing, esta herramienta es efectiva para insertar las líneas de transmisión. En el caso de las barras se puede usar el botón Palette for ubicado en el mismo grupo que Auto insert. Con la herramienta de Palette se puede visualizar cuales elementos no se han colocado en el diagrama, y se pueden insertar en la pantalla de esquema con tan solo arrastrarlos hacia la misma
(1)
(2)
Figura 49 (1) Ubicación de las herramientas Auto Insert y Palette for. (2) Elementos en Palette for
3.5 Creación de un sistema paso a paso
Para sintetizar lo explicado en esta sección se realizará un sistema básico de 2 barras paso a paso. Construir un sistema de dos barras de 115 KV, con un generador, de 100 MW y ± 100 MVAR máximos, que alimenta a una carga de S = 60 + 50j MVA por medio de una línea de transmisión con una Z = 0.0001 + 0.01j pu y con un límite de carga de 100 MVA En la siguiente tabla se detalla el proceso paso por paso.
C r e a c i ó n d e C a s o s | 33 Tabla 8
Creación de un caso paso a paso
1. Abrimos el programa y creamos un nuevo caso (sección 3.1) 2. Una vez dispongamos del espacio de trabajo, insertamos los dos buses con un voltaje nominal de 115KV (sección 1.3.4.a). Para establecer el voltaje, en el menú de configuración buscamos Nominal voltaje (2.1) y colocamos 115 KV, nos aseguramos la orientación del mismo en Display Orientation en este punto colocamos Down (2.2). Debemos tener presente que en el sistema debe existir un Slack Bus, el cual debe ir unido a un generador, como en este caso solo tenemos un generador estableceremos el bus 1 como Slack Bus , vamos a Bus Information y marcamos System , este proceso lo repetimos para el bus 2 solo que este Slack Bus (2.3) . Para terminar damos bus no será slack porque ya el bus 1 lo es. →
2.1 Voltaje nominal del bus (debe ser el voltaje base correspondiente al sistema
2.2 Orientación del Bus
2.3 Configurar el bus como Slack
2.4 Las dos barras fueron insertadas 3. Después de haber insertado los dos buses colocamos el generador en el bus 1, recodemos que el bus 1 se convertirá en nuestro “Slack Bus”, y su voltage será de 1 Pu. En la ventana de configuracion del generador, en Power and Voltage Control, podemos establecer los MW máximos y MW minimos
y los MVAR maximos y MVAR minimos. Llenamos estos campos conforme la información del problema (3.1). Para los MW otput podemos colocar 0 ya que una vez inicie la simulación el programa ajusta la potencia requerida entre 0 y 100 MW (valores límites del potencia real del generador en este problema) al llenar los campos damos
3.1 Parámetros del generador según el problema
3.2 Sistema con el generador
C r e a c i ó n d e C a s o s | 34 4. Procedemos a insertar la línea de transmisión (Sección 1.3.4.d) recordando que se hace un clic en el primer bus y al llegar al bus de destino hacemos doble clic (4.1), de esta forma aparecerá la ventana de configuracion, en la pestaña de Parameters Per Unit Impedance Parameters ingresamos la información que nos indica el problema R=0.0001 y X= 0.01 (4.2). Para establecer los Límites de MVA, en la misma pestaña de Parameters buscamos MVA Limits y colocamos el límite 100, como solo se nos suministra un límite, dejamos los otros campos vacíos (4.2) , una vez completada esta información podemos dar clic en →
1 clic en la barra de Inicio
2 clics en la barra de destino
4.2 introduciendo los parámetros de la línea 4.1 Insertando la Línea
4.2 Linea Insertada 5. Para finalizar el sistema colocamos la carga en el bus 2 al aparecer el menú de confi guraciones en la pestaña Load Information Constant Power ingresamos la información del sistema (MW = 60 y Mvar=50) completada la información damos →
6. Una vez colocado todos los elementos del sistema se debe ver como se muestra a continuación. Este sistema se simulará en la siguiente sección.
S i m u l a c i ó n | 35 4 Simulación
Para realizar la simulación es necesario colocar el programa en el modo simulación, esto se realiza la seleccionando la opción Run Mode que se encuentra justo debajo del logo de PWS. Al activar Run Mode en las pestaña de Tools y Add ons se habilitaron los menú y los botones más utilizados para realizar simulaciones para flujo de potencia, fallas estabilidad, mercado energético entre otras.
(1)
(2) Figura 50 Run mode
activado. Se puede apreciar en (1) el elemento que se activan para realizar las simulaciones como Solve, Fault Analysis entre otros. (2) se pueden observar las herramientas adicionales de simulación como estabilidad transitoria y flujo óptimo
4.1 Simulación animada de flujo de potencia.
En este modo de simulación el programa, mediante interacción numérica, encuentra una solución para los niveles de tensión en cada barra y el flujo de potencia en la red. Para iniciar la simulación buscamos el icono de play
que se encuentra en “Power Flow Tools”.
Para realizar la simulación se utilizará el sistema de dos barras creado en la sección 1.3.5
Figura 51 Simulación de un sistema de 2 barras creado en la sección 1.3.5
Se puede apreciar claramente las flechas verdes que representan el flujo de potencia real que van desde el generador al transformador además se observa la potencia entregada por el transformador S= 50+51j MVA y la potencia que absorbe la carga S= 60+50j MVA, note además que el generador está entregando más potencia reactiva que la demandada por la carga, esto se debe a las pérdidas en la línea. Podemos notar la gráfica de pastel que indica el porcentaje de carga de la línea, el color celeste representa un nivel
S i m u l a c i ó n | 36 normal de carga. Si aumentamos la carga a 80 MW (esto se logra regresando al modo edición y modificando la demanda de la carga, posteriormente se mostrará un método más práctico para varia la carga) notaremos que la gráfica de pastel cambia de color y muestra que la línea está utilizando un 95% de su capacidad total como se muestra en la figura 52.
Figura 52 La carga de 60 MW aumentó a 80 MW, de esta forma el nivel de carga en la línea aumentó, se nota un
cambio de color el indicador que establece que la línea opera a 95% de su capacidad
Si se desea además ver el flujo de potencia reactiva es necesario ir a la pestaña de Options y buscar el menú “Animation” en este menú buscamos “Flow Viz Type”, hacemos clic en el “Actual MW” para que se desplieguen las opciones de la potencia que se quiere visualizar, seleccionamos Actual MW & Mva (ver Figura 53). En el menú de Animation es posible modificar el aspecto de la animación de la potencia, tal como lo es su tamaño, color, densidad, entre otras más.
Figura 53 Este menú
permite modificar el aspecto de la animación del flujo de potencia en la simulación.
Al seleccionar Actual MW & Mvar notaremos que ahora en la simulación aparecen otras flechas de color azul las cuales representan la potencia reactiva, además, se aumentará el tamaño de las flechas colocando size en 30 los resultados se muestran en la figura 54.
Figura 54 Animación ahora incluyendo la
potencia Reactiva (flechas de color azul)
S i m u l a c i ó n | 37 4.2 Visualización de Resultados
La finalidad de simular los sistemas de potencia es la de obtener información del estado de los elementos de la red, en PWS existen diversos métodos para obtener información de cada elemento a continuación se mostraran los más comunes. 4.2.1 Resultados desde el diagrama mediante Fields (Campos)
Como se vio en la sección de simulación animada en el sistema de 2 barras, solo se podía apreciar los niveles de potencia en el generador y en la carga, sin embargo, estos no son los únicos datos que se pueden visualizar en el diagrama. En la simulación animada es posible mostrar más parámetros mediante los “Fields”, para utilizarlos es necesario volver al modo Edición, en la pestaña Draw se encuentra el menú llamado Field como se muestra en la figura 55.
Figura 55 Menú de fields, se puede apreciar que cada elemento tiene su propio field
Para colocar a un field simplemente seleccionamos el field del elemento deseado, el cursor cambiará a cruz, y hacemos clic sobre el elemento al cual queremos colocarle el field una vez hecho el clic aparecer la ventana de las opciones del Field. Para el sistema de 2 barras colocaremos un field de voltaje pu para la barra 1 y otro de pérdidas de potencia reactiva en la línea. Buscamos el “Bus field”
en el menú de Field ubicado en el grupo de Individual Insert de la
pestaña de Draw, al hacer clic con el cursor en cruz en la barra 1 se muestra la ventana de opciones del “Bus field” c omo se muestra en la figura 56
S i m u l a c i ó n | 38
Figura 56 Ventana
de opciones del Bus Field
De esta ventana de opciones se destaca:
Total Digits in Field.
Establece el máximo número de dígitos que se mostrarán antes del punto
decimal
Digits to Rigth of Decimal. Determina
el número de cifras decimales, para pérdidas de potencia
es recomendable agregar varias cifras, para lograr notar las diferencias. Este campo adquiere valor en la simulación
Field Value.
Field Prefix. Permite darle un nombre a
Type Field.
los valores numéricos que se desplegarán.
Muestra los datos más comunes que se requieren para un estudio.
Además de estos tipos de field PWS cuenta con otros más, si damos clic en Find Field esta ventana se muestra en la figura 57.
Figura 57 Fields adicionales, ventana obtenida al hacer
clic en Find Field
S i m u l a c i ó n | 39
Una vez colocado Ok en la ventana de opciones del Bus Field aparecerá la información sobre la barra 1.
Figura 58 Indicador de Voltaje en PU sobre la barra 1
Para añadir un indicador de pérdidas en la línea se busca el “Transmission Line Field” de manera
similar que con la barra. La ventana de configuración del Transmission Line Field mostrará lo siguiente.
Figura 59 Ventana
de información para el Transmission Line Field
De la ventana mostrada en la figura 59 se selecciona Mvar Losses y se colocan 4 cifras después del punto decimal, se le pondrá como prefijo “ pérdidas de potencia reactiva”. En la f igura 60 se muestra los resultados.
Figura 60 Pérdidas de potencia Reactiva en la Línea .
S i m u l a c i ó n | 40
a) Variación de valores en Fields
Es muy común que se quiera cambiar el valor de una carga, banco de capacitor o reactor mientras se da la simulación. A continuación se presenta una forma general para realizar variaciones de valores.
Cargas y generadores
En el modo edición simplemente se hace doble clic sobre el valor que se desea variar ya sea la potencia real o reactiva, al hacer el doble c lic aparecerá una ventana de “Field” correspondiente al elemento seleccionado, si por ejemplo se hace doble clic en la potencia real de la carga del sistema de 2 barras se obtiene la ventana mostrada en la figura 61
Figura 61 Ventana para del field de la carga
Para variar la potencia real simplemente modificamos el valor Delta per Mouse Clic es decir incremento por clic de mouse, si por ejemplo se coloca 10 y se presionar ok veremos que ahora alado del 80 hay unas flechas. So cambiamos al modo simulación y corremos el sistema, notaremos que al hacer clic en las flechas al alado del 80, este variará de 10 en 10 MW. Se puede ver además que los otros fields varían, lo cual nos permite tener respuestas inmediatas Fig. 62.
Figura 62 Variación de la Potencia de la carga en un intervalo de 10 MW
S i m u l a c i ó n | 41 De manera similar se puede hacer con la potencia reactiva y con los valores de potencia en el generador.
Capacitores y Reactores
Para el sistema de dos barras, se inserta banco de capacitores de 5 MVAR con una variación de 5 MVAR por paso en 20 pasos. La ventana de configuración en la pestaña de Parameters será como la mostrada en la figura 63.
Figura 63 Parámetros del banco de capacitores para el sistema de 2 barras.
Luego de haber insertado el elemento hacemos doble clic sobre el valor de la potencia reactiva del Banco y en “Delta per Mouse Click” se coloca el mismo valor de incrementos por pasos, colocado en la
ventana de configuración. De esta forma aparecerán las flechas que permitirán variar el valor de potencia Reactiva entregada por el banco Figura 64. Recordar que para un reactor los incrementos de potencia son negativos.
Figura 64 Variación de
la potencia reactiva entregada por un banco de capacitores
S i m u l a c i ó n | 42
Estado de un Compensador capacitivo en Serie.
Cuando se inserta un compensador capacitivo en serie es posible cambiar su estando entre abierto y cerrado mediante su correspondiente field llamado “Series Capacitor Field” la ventana de configuración
de este field permite establecer el estatus del mismo figura 65 (1), una vez insertado el field al simular el sistema y hacer clic sobre el field insertado, podremos seleccionar entre “Bypassed” y “In Service” como se muestra en la figura 65 (2)
(1)
(2)
Figura 65 Ventana
de configuración del Series Capacitor Field (2) Field insertado, este permite cambiar entre “Bypassed y “In Service”.
Desfase y Relación de Vuelta de Trasformadores.
Es también deseado en algunas ocasiones ver el comportamiento del sistema al variar el desfase o la relación de vuelta de los trasformadores. El “Transformer Field” permite variar el “off - Nominal Ratio” o relación de vueltas y el “ Phase Shift angle” o desfase, la variación por clic se modifica en “Delta per Mouse Click”, en esta ventana se puede activar o desactivar el autocontrol del transformador . Ver figura
66.
Figura 66
Ventana de Configuración del Transformer Field
S i m u l a c i ó n | 43 Si por ejemplo se inserta para el Phase Shift angle notaremos que al simular el sistema y al hacer clic sobre las flechas del field se podrá variar el desfase en el transformador, figura 67.
Figura 67 Variación
del ángulo de desfase del transformador.
4.2.2 Resultados desde Model Explorer
La forma tradicional de mostrar los flujos de potencia es mediante tablas, PWS optimiza esa forma de visualización mediante el Model Explorer el cual presenta por categoría los resultados de la simulación, además permite insertar elementos a la base de datos y luego agregarlos en el esquema (como es el caso del transformador de 3 bobinas). Para ingresar al Model explorer seleccionamos la pestaña de Case Information y veremos el botón de Model Explorer ubicado a lado del logo de PWS, como se muestra en la figura 68
Figura 68 Ubicación
del Model Explorer
Al hacer clic sobre el Model explorer se visualizará la siguiente ventana.
S i m u l a c i ó n | 44
Figura 69 Ventana del Model Explorer
De esta ventana podemos destacar un explorador a mano izquierda, que nos permite seleccionar elementos (Barras, Cargas, generadores, entre otros). A mano derecha se mostrarán los elementos deseados, con sus respectivos valores de potencia, voltaje, desfase, entre otros. Al igual que la forma de visualización anterior, si se tiene la simulación corriendo, cualquier cambio realizado en el esquema se reflejará en esta ventana. Cuando ocurren violaciones a los límites establecidos como es el caso de los voltajes en las barras los valores que están fuera de rango se mostrarán de color rojo figura 70.
Figura 70 Molde explorer, de color rojo los valores que se
encuentran fuera del rango de voltaje aceptable.
4.2.3 Resultados mediante contornos
Cuando hay una gran cantidad de barras es muy difícil visualizar violaciones ya sea de voltaje, potencia u otro dato monitoreado de los dispositivos de potencia. [4] Una solución a este problema es la visualización por contornos, en la que se le asignan valores numéricos a deferentes colores, estos aparecerán en el diagrama indicando niveles de algún dato
S i m u l a c i ó n | 45 monitoreado. En la figura 71 se monitorea el voltaje actual en las barras del sistema, se puede ver claramente como el voltaje va bajando de 115KV a 114KV en la carga.
Figura 71 Representación de los niveles de
voltajes actuales en valor real, en las barras del sistema.
Para utilizar esta herramienta es necesario ir a la pestaña Onlines, el grupo Active, veremos el botón llamado Contouring, al hacer clic se desplegará un menú en el que seleccionamos Contouring, para visualizar la pantalla de configuración de Contornos.
Figura 72 Ubicación
de la herramienta de Contornos.
A continuación se presenta algunos aspectos de la ventana de configuración de contornos. Dispositivo que se desea monitorear.
Define los colores que se van a utilizar, PWS tiene una base de datos de diferente formas de colorear, que se ajustan a los tipos de valores a monitorear
Propiedad que se desea monitorear Define el color del área donde no hay elementos
Permite ver la relación entre los colores y las Permite recalcular los colores, sin cerrar esta ventana
Define el rango de valores de cómo se definirán los colores. Define si los contornos se actualizan automáticamente tras un cambio en el sistema.
Figura 73 Ventana de configuración de contornos para la pestaña de
Contour Type.
S i m u l a c i ó n | 46
Permite que el color del punto de estudio vaya cambiando lentamente hacia el color del valor seleccionado. Este cambio se da dentro hacia afuera. El begin Fade Percentage, permite controlar desde donde se inicia el cambio gradual de color
Determina el alcance de la región Define la calidad de los contornos, entre mayor es mejor calidad hay pero mayor tiempo de cóm uto.
Figura 74 Ventana de configuración de contornos para la pestaña de
Contour Type Options
A continuación se mostrará algunos de los efectos de las configuraciones seleccionadas par aun sistema de 7 barras, se estudiará el voltaje PU. Tabla 9 Efectos de las configuraciones sobre los contornos
Influence Region
Valores por defecto, influence Region Medium
Infulence Region Small
S i m u l a c i ó n | 47 Kind of Value
Density of Values
Actual Value (only Closest) Fade to Value
Fade to Maximun
Fade To Nominal Begin Fade Percent
Small
Large
Un estudio sobre la respuesta de los seres humanos frente a las diversas formas de visualización de voltajes, demuestra que la visualización de niveles de voltaje mediante contornos en el diagrama unifilar (sin números), permite identificar con mayor velocidad una violación de voltaje, sin embargo, una visualización en el diagrama unifilar con solo números, permite encontrar una solución más rápida al problema. En algunas pruebas se notó que la combinación de números y contornos causaba un rendimiento más bajo que el de utilizar contornos o números por separado. Por ello se sugiere que al trabajar con estas formas de visualización se utilice una a la vez, [5] sugerencia que puede ser ejecutada en PWS.
