Tutorial Del Neplan

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN DE AREQUIPA F ACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

CURSO: LABORATORIO DE ANALISIS DE SISTEMAS DE POTENCIA 1

TEMA: DESARROLLO DE FLUJO DE POTENCIA CON SOFTWARE NEPLAN

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DOCENTE: Ing. Gerson La Torre Garcia

PRESENTADO POR: Plinio Alexis Yauri Castillo Alejandro Sarmiento Millio Gustavo Del Carpio Yana Daniel Bustios Guillen Arturo Medina Gutierrez Luis Alfredo Benavides Americo Ccama Llallacachi Luis Fernando Merma Durand

AREQUIPA- PERÚ 2016

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Laboratorio de Análisis de Sistemas de Potencia 1

DESARROLLO DE FLUJO DE POTENCIA CON SOFTWARE NEPLAN

1.- INTRODUCCIÓN A NEPLAN Neplan es un software de análisis de sistemas de potencia potencia utilizado en más de 90 países de aplicación en sistemas de transmisión, distribución y generación, así como en sistemas industriales, energías renovables y aplicaciones smart grids.

INSTALACION DEL SOFTWARE






Copiamos el archivo a la careta donde se instaló el programa


Reiniciamos el equipo






A continuación se hace una pequeña introducción a Neplan. Lo primero que hacemos a entrar en el programa es elegir el tipo de trabajo que vamos a realizar, este puede ser eléctrico, agua, gas o calefacción.

Ilustración 1. Elección tipo de trabajo. Una vez que ya hemos elegido que nuestro tipo de trabajo es el eléctrico, la interfaz con la que nos encontramos y con la que vamos a trabajar es la siguiente:


Ilustración 2. Interfaz de Neplan. Donde los números indican: 1. Barra de herramientas. 2. Área de trabajo con diagramas y tablas de datos. 3. Administrador de variantes. 4. Ventana de símbolos. 5. Ventana de mensajes Una vez que tenemos esta pantalla de trabajo, el uso del programa es muy intuitivo, lo que hacemos es copiar el esquema del ejercicio que queramos realizar, para ello empleamos los distintos símbolos que nos vienen en la barra de herramientas (1) y la ventana de símbolos (4).

Ilustración 3. Principales símbolos. Con estos botones insertamos las barras, las líneas y podemos realizar las uniones eléctricas entre los distintos elementos. Si tenemos que insertar algún elemento que no sea una barra o línea, empleamos la ventana de símbolos, la cual es bien sencilla de usar. Buscamos el símbolo que queremos introducir y simplemente lo pinchamos y lo arrastramos.


Ilustración 4. Ventana de símbolos. Una vez dibujado todo el esquema lo siguiente es introducir los datos de todos los elementos, esto es lo más complejo por así decirlo, ya que dentro de cada elemento hay muchas pestañas con diferentes características dentro de cada una y a veces es complejo saber dónde va cada uno de los datos.

Cuando ya tenemos todo el esquema bien dibujado y con todos los datos introducidos correctamente el siguiente paso es realizar el análisis de flujo de cargas. Para ello nos vamos a la pestaña de análisis y le damos a calcular:


Ilustración 5. Cálculo flujo de cargas. 2.- EJEMPLO DE CÁLCULO DE FLUJO DE POTENCIA: Los dos generadores térmicos del sistema eléctrico en la figura suministran una demanda de 1700 MW en el nudo 4.

Los parámetros de las líneas que unen las barras son:

Líneas i 1 1 2 2

j 2 4 3 4

R 0.0030 0.0050 0.0005 0.0010

X 0.010 0.050 0.005 0.005

B 0.0 0.0 0.0 0.0


Los límites de tensión en los nudos son: 0,95≤ Vi ≤ 1,05 (pu). El cálculo de flujo de carga queda de la siguiente manera:

Nudos i

Vi

��i

1 2 3 4

1.000 0.974 1.000 0.946

0.000 -7.280 -8.020 -

PD

1700

QD

PG

QG

1568.9

77.2

200

1052.9

800

La resolución con Neplan detallado paso a paso es la siguiente. Hay que prestar mucha atención al hecho de que este programa no trabaje con valores en por unidad (p.u.). la mayoría de datos que aporta el enunciado (parámetros de línea, tensiones) son adimensionales por lo que es necesario realizar una conversión a valores dimensionales. Primero procederemos a la introducción de las barras, NEPLAN los identifica como “nodos” proporcionando distintos iconos donde elegir para representar este tipo de uniones. Seleccionamos el tipo de nodo que se denota con una barra a la que se superpone un cuadrado informativo donde aparece el identificador del nodo así como la tensión del sistema en kV. Haciendo clic sobre el tapiz y arrastrando el puntero una longitud igual a la deseada para la barra que representa al nodo emergerá una ventana donde introducir los siguientes parámetros:

•

Nombre: Es el identificador de la barra. Nosotros lo identificaremos como Bus1, Bus2… según el esquema de la red.

•

Tipo de nodo: Por defecto define un tipo “ Nodo” que mantendremos.

•

Frecuencia: se muestra un valor de 50 Hz por defecto lo cambiamos a 60 Hz

•

Tensión base Vn: La tensión base del sistema se ha seleccionado y que compartirán todas las barras de la red tiene un valor de 100 kV. A la hora de definir todos los nudos se deberá de introducir esta magnitud (siempre la misma) en la correspondiente casilla.


Para introducir las líneas de transporte que unen las barras formando la red mallada haremos clic sobre el icono:

Simplemente deberemos hacer clic sobre la barra de origen para comenzar a trazar la línea. Pincharemos con el puntero siempre que se desee imprimir un cambio en la dirección de la línea. Finalmente, se hará clic de nuevo en el nodo de destino. Inmediatamente después emergerá una ventana donde introduciremos los parámetros de línea (modelo en pi) que proporciona el enunciado, en la pestaña parámetros. Nombre: el identificador de la línea, en nuestro caso 12 porque será la línea que una la barra 1 con la barra 2. Longitud de la línea: para resolver el problema se supondrá una longitud unitaria para todas las líneas, es decir, 1 km. Resistencia(R Ohm/km): es la resistencia en serie por kilómetro de línea. Su


Reactancia inductiva (X…Ohm/km): representa a la inductancia que aparece en el modelo en pi de la línea, por kilómetro. Se convertirá de valor p.u. a dimensional por el mismo procedimiento que con la resistencia.

Una vez definidas todas las líneas, la topología resultará

Ahora procederemos a la introducción de los generadores.


Existen tres grupos de generación (elementos activos) que abastecen el consumo en la red. Se trata de máquinas síncronas con unos límites de generación tanto en potencia activa como en reactiva, que hay que definir. Para ello nos iremos a la base de datos de componentes eléctricos que aparece a la derecha, seleccionando el subgrupo denominado “ 1- Terminal”. Dentro de éste, buscaremos el identificador “máquina síncrona”. Hay varios modelos que comparten este nombre. Las diferencias entre ellos recaen únicamente en la orientación que presentarán al insertarlos en el tapiz de trabajo

Hacemos clic en cualquiera de ellos (más tarde lo rotaremos) arrastrando con el ratón hasta el punto correcto de implantación. Al soltar el botón se desplegará automáticamente una ventana donde deberemos insertar las siguientes características de funcionamiento:

Pestaña “Parámetros”

•

Nombre: se definirá un identificador para el generador. En este caso se optará por comenzar con las iniciales GEN ( generador) seguidas del número de barra en que se inyecta la potencia generada.

•

Tensión nominal Vr: es la tensión base que se ha definido para el nudo, es decir, 100kV.

•

Tipo de rotor: se mantendrá el que aparece por defecto, es decir, rotor liso.


Pestaña “límites”

•

•

Niveles de potencia activa min/máx: se especificarán los límites de generación que aporta la talba del enunciado en MW. Niveles de potencia reactiva min/mas: se especificarán los límites de generación que aporta la tabla del enunciado en MVAr. En el caso en que no se disponga de restricción alguna se introducirá el intervalo -10000, 10000 (MVAr) que equivale a ignorar el nivel de generación de reactiva.


Pestaña “punto de operación”

•

Tipo de nudo al que se conecta (Tipo-FC): habrá que definir el tipo de barra según cuales sean las variables a determinar en el mismo. Así, en el nudo slack, que corresponde a la barra nº1, se marcará SL. Para el resto de barras de generación el tipo PV ya que si observamos los datos aportados, son nudos donde se conoce tanto la potencia activa como la tensión programada.

•

Tensión de operación Voper (Voper..%): será necesario definir este parámetro en los casos en que trabaje con nudos PV de generación donde la tensión está programada. Así, por ejemplo si la tensión de operación es 1 p.u. equivaldría a una Voper=100%. En esl nudo slack, a pesar de no ser PV también se conoce la tensión programada.

•

Potencia activa generada programada Pgen (MW): corresponde al nivel de potencia activa programada en nudos PV 8ünicamente) de generación. En el nudo slack no se podrá definir tal programación.

•

Potencia reactiva generada programada Qgen (MVAr): el nivel de potencia reactiva programada. Solo se puede seleccionar en nudos PQ de generación. En este problema no hay ningún caso en que se plantee esta posibilidad

Detalle del generador de la barra 1


Detalle del generador de la barra 3

Por último para unir el generador a la barra en NEPLAN deberemos hacer clic en este icono, y seleccionamos ambos extremos a unir (generador y barra), el programa efectuará instantáneamente la unión de ambos componentes. Si no se lleva a cabo este paso en NEPLAN entiende que ambos son elementos en desconexión.

No es necesario definir este tipo de unión entre líneas y barras NEPLAN detecta estas conexiones automáticamente, solo es necesario en nuestro ejercicio en los generadores y en las cargas.


Una vez definidos todos los generadores, la topología resulta como la que se presenta:

Tras introducir los generadores procederemos a introducir las cargas, para ellos nos volvemos a dirigir a la base de datos de elementos, encontrando el icono “ carga” justo debajo de las máquinas asíncronas. Escogeremos uno cualquiera. Arrastramos con el ratón el icono hasta la barra correspondiente soltando el botón. Inmediatamente se despliega la ventana donde introduciremos únicamente las potencias activa y reactiva consumidas.

Pestaña “parámetros”

•

Nombre: se designará el nombre de las cargas.

•

Tipo de nudo al que se conecta (Tipo – FC): siempre será por defecto el tipo PQ.

•

Potencia activa consumida (MW): se introducirá el consumo programado de potencia activa en el nudo.

•

Potencia reactiva consumida (MVAr): se introducirá el consumo programado de potencia reactiva en el nudo.


Una vez definidas todas las cargas, la topología definitiva resultante para la red del problema resulta como la que se presenta:

Para calcular el flujo de cargas lo primero será cambiar las propiedades del Diagrama para ellos abrimos Editar- Propiedades del Diagrama:


Se nos abrirá la siguiente ventana, en ella seleccionamos lo que queremos ver en el diagrama que será en Variables de nodo poder visualizar V, Áng V y v(%) y seleccionaremos mostrar resultados y clicamos en flujos de carga.


Seguidamente abrimos seleccionamos las redes parciales a calcular. Para ello abrimos la ventana que está en Análisis- Flujo de carga- Redes parciales.

Se nos abrirá una ventana como la siguiente, en ella seleccionaremos en el cuadradito de selección el Área 1.:

Por último calcularemos el sistema, para ello seguiremos la ruta: Análisis- Flujo de carga _


Una vez calculado y comprobado NEPLAN que no hay errores, la topología definitiva resultante para la red del problema resulta como la que se presenta:


En la opción Análisis- Flujo de carga- Mostrar resultados

Se nos abre la siguiente ventana en la que se nos muestra los resultados en cada una de las barras.

Nos muestra las potencia generadas en cada generador:

PGEN1= 1180.512 MW PGEN3=565.04 MW

También podemos mostrar los resultados en cada elemento, para poder ver por ejemplo las pérdidas de potencia en las líneas.


Como muestra la anterior ilustración, las pérdidas en las líneas serán: Línea 1-2 1-4 2-3 2-4 3-4 Total:

P Loss

Q Loss

24.667

82.2233 41.8752 10.9525 54.202 47.621

4.1875 1.0952 10.8404

236,874

Tutorial Del Neplan

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