Por Iván Isidro | Ingeniero de Especificación y Diseño
Antecedentes
Con la emisión del Manual para la Interconexión de Centrales Eléctricas y Conexión de Centros de Carga, publicado el 9 de febrero de 2018, así como con la aplicación del Código de Red, se establecieron requerimientos técnicos específicos que deben considerarse durante los procesos de Interconexión de Centrales Eléctricas y Conexión de Centros de Carga al Sistema Eléctrico Nacional. [1]
Entre estos requerimientos se encuentra la necesidad de proporcionar información técnica y modelos que permitan evaluar el comportamiento de las instalaciones y su interacción con el Sistema Eléctrico Nacional. Para ello, se emplean herramientas especializadas de análisis de sistemas eléctricos de potencia, tales como PSS®E, PSLF y EMTP, mediante las cuales es posible representar y analizar el comportamiento de Centrales Eléctricas, Centros de Carga y los equipos asociados, tanto en condiciones de estado estacionario como durante eventos dinámicos y transitorios.
Los modelos desarrollados en estas plataformas constituyen una herramienta fundamental para realizar los estudios eléctricos requeridos durante los procesos de Interconexión y Conexión, permitiendo evaluar aspectos como flujo de potencia, cortocircuito, estabilidad de tensión y frecuencia, respuesta dinámica, comportamiento ante perturbaciones y, cuando corresponde, fenómenos transitorios electromagnéticos.
La correcta representación de los equipos y sus sistemas de control resulta especialmente relevante ante la creciente incorporación de recursos basados en electrónica de potencia, tales como centrales fotovoltaicas y eólicas, sistemas de almacenamiento de energía mediante baterías (BESS), STATCOM y Centros de Carga de gran capacidad, incluidos los Data Centers.
¿Qué es un modelo matemático?
Un modelo matemático es una representación, mediante ecuaciones y relaciones matemáticas, del comportamiento de un sistema físico. Su propósito es reproducir las principales características del sistema y permitir evaluar su respuesta ante cambios en las variables de entrada, condiciones de operación o perturbaciones externas. [2]
En los sistemas eléctricos de potencia, estos modelos permiten representar el comportamiento estático y dinámico de equipos como generadores síncronos, transformadores, cargas, sistemas de almacenamiento de energía (BESS), aerogeneradores, inversores, STATCOM y sus respectivos sistemas de control.
Figura 1. Representación de un sistema físico a un modelo matemático
¿Qué son los modelados matemáticos PSSE, EMTP y PSFL?
Modelo matemático en el software PSSE
Un modelo matemático en PSS®E es una representación, mediante ecuaciones, parámetros y lógicas de control, de las características relevantes del comportamiento eléctrico y dinámico de un equipo o sistema. En los estudios dinámicos, esta representación se realiza utilizando valores RMS (Root Mean Square) de las variables eléctricas, permitiendo evaluar la interacción de los diferentes componentes con el sistema eléctrico de potencia ante cambios en las condiciones de operación y perturbaciones.
Este tipo de modelado permite analizar la evolución temporal de variables como tensión, corriente, potencia activa, potencia reactiva, frecuencia y ángulo, sin representar explícitamente las formas de onda instantáneas de tensión y corriente ni los transitorios electromagnéticos de muy corta duración.
Figura 2. Representación matemática de un sistema físico en PSSE
Modelo matemático en el software PSLF
Un modelo matemático en PSLF es una representación mediante ecuaciones algebraicas, ecuaciones diferenciales, parámetros y lógicas de control de las características relevantes del comportamiento eléctrico y dinámico de un equipo o sistema. En los estudios dinámicos, PSLF utiliza una representación de secuencia positiva basada en magnitudes fasoriales de las variables eléctricas, permitiendo evaluar la respuesta e interacción de los diferentes componentes del sistema eléctrico de potencia ante cambios en las condiciones de operación y perturbaciones.
El modelo matemático en PSLF es necesario cuando el Centro de Carga o Central Eléctrica a evaluar comparte punto de conexión con los Sistemas Eléctricos de Estados Unidos de América.
Modelo matemático en el software EMTP
Un modelo matemático en EMTP es una representación, mediante ecuaciones algebraicas, ecuaciones diferenciales, parámetros y lógicas de control, de las características eléctricas, electromagnéticas y dinámicas relevantes de un equipo o sistema. A diferencia de las herramientas basadas principalmente en una representación fasorial de secuencia positiva, EMTP permite realizar simulaciones en el dominio del tiempo utilizando valores instantáneos de tensión y corriente, reproduciendo las formas de onda y su evolución durante condiciones normales y perturbaciones.
Esta representación permite analizar fenómenos electromagnéticos rápidos y dinámicas asociadas con equipos de electrónica de potencia, incluyendo maniobras de interruptores, fallas, energización de transformadores y líneas, sobretensiones, resonancias, armónicos e interacción de convertidores y sus sistemas de control.
Figura 1. Representación matemática de un sistema físico en EMTP
Conclusiones
En DIRAM, contamos con un equipo de profesionales especializados en el desarrollo de Modelos en PSS®E, EMTP y PSFL, preparados para brindarte soporte técnico en tus procesos de conexión e interconexión a la red eléctrica, contribuyendo al cumplimiento de los requisitos técnicos y regulatorios aplicables a tus proyectos.
Bibliografía
| [1] | C. R. d. Energía, «MANUAL PARA LA INTERCONEXIÓN DE CENTRALES ELÉCTRICAS Y CONEXIÓN DE CENTROS DE CARGA». |
| [2] | P. Kundur, Power System Stability and Control, McGraw – Hill, 1993. |
