Un modelo digital para el estudio de la estabilidad transitoria de un generador conectado a una red infinita

Abstract

Una vez determinado un programa de desarrollo de un sistema de potencia, que satisface los requisitos de tensión, un próximo paso es el de comprobar si el sistema se puede considerar seguro desde el punto de vista de su comportamiento ante la eventualidad de fallas eléctricas, apertura intempestiva de circuitos o cualquier otra circunstancia no prevista que se puede calificar como "variación brusca de carga". Los estudios que tratan este tipo de cálculos encuadran dentro de la denominación de estudios de estabilidad. Merece especial atención los estudios de estabilidad transitoria, ya que con ello se determina la respuesta del sistema a perturbaciones fuertes que trastornan la frecuencia. Si un sistema puede mantener este tipo de perturbaciones es seguro que puede soportar otros tipos menos graves. Dada la complejidad y no linealidad de las ecuaciones que rigen los sistemas de potencia y que hacen imposible una solución analítica, se ha buscado numerosos métodos de solución partiendo desde la simulación mediante analizadores de redes y los métodos gráficos. Con el desarrollo de las computadoras digitales ha sido posible perfeccionar métodos de solución numérica e introducir un mayor número de parámetros matemáticos con óptimos resultados, Para elaborar un programa digital que realice este estudio es necesario desarrollar un modelo matemático que represente el sistema y luego seleccionar un método numérico para resolver las ecuaciones de dicho modelo. En el presente trabajo se desarrolla un modelo matemático que permite el estudio de estabilidad transitoria de un generador conectado a una red infinita y en base al cual se ha elaborado un programa digital que resuelve el problema. El sistema considerado es un caso bastante simplificado, pero que puede servir de base a estudios más completos. Se ha dividido el presente trabajo en siete capítulos, En el primero se enfoca el problema de estabilidad en términos generales, describiendo los diferentes tipos de estudios de estabilidad que se presentan, ubicando dentro de ellos a los estudios de estabilidad transitoria y presentando el sistema en estudio En el segundo capítulo se presenta el modelo matemático del generador, basado en las ecuaciones eléctricas en los ejes directo y en cuadratura, de acuerdo con el método desarrollado por R. H. Park y la ecuación mecánica de movimiento. La representación de los reguladores de tensión y velocidad y sus simplificaciones para adaptarlo al modelo del generador se trata en el tercer capítulo, mientras que en el cuarto capítulo se describe el sistema de transmisión elegido, las transformaciones necesarias para adecuarlo a una solución conjunta con el generador, los diferentes tipos de perturbaciones considerados y la solución en cada uno de estos casos al final del capítulo se incluye el método desarrollado para determinar los valores de los diferentes parámetros en condiciones previas a la presencia de la falla. En el quinto capítulo, se describe el método de integración numérico seleccionado para el presente estudio. La descripción del programa digital y su uso se consigna en el sexto capítulo. Finalmente, en el último capítulo se presentan los ejemplos de las pruebas hechas al programa. Esperamos que el presente trabajo sirva como punto de partida para el desarrollo de estudios mis completos, que incluyan sistemas multimáquinas teniendo en cuenta que en los planes de desarrollo eléctrico del país se tiene la meta de una interconexión a nivel nacional.