Contin Gencia s 2

Antonio Escobar Z. Pereira 2012

Contingencias en Sistemas Elctricos de Potencia

Anlisis de Contingencias

Definicin:

Una contingencia es un evento que ocurre cuando un elemento de la red es retirado o sale de servicio por causas imprevistas o programadas.


Hacen parte del anlisis de seguridad de los sistemas elctricos de potencia

Estudian las redistribuciones de corrientes y cambios en las tensiones originados por la salida de elementos.

Consideran: salidas de lneas de transmisin, salidas de transformadores, salidas de generadores y salidas de cargas.

Son importantes porque la salida de un elemento puede producir la salida de otros elementos (efecto en cascada) y pueden llevar el sistema al colapso.

Pueden considerar contingencias simples (n-1) o mltiples (n-k).

Estudia efectos locales y globales sobre el sistema y la respuesta de este cuando ocurre la salida de uno o varios elementos.


Objetivos:

Determinar cuales contingencias causan violaciones de los lmites operativos de los componentes

Determinar el grado de severidad de las violaciones que aparecen.

Determinar el nivel de: sobrecargas trmicas, desviaciones de voltaje, prdida de carga, inestabilidad de voltaje, aumento de corrientes de cortocircuito y desviacin de la frecuencia.

Definir el nivel y el tipo de contingencia que un sistema acepta.


Se realizan generalmente en estado estable resolviendo cientos o miles de problemas de flujos de carga sobre los sistemas.

Requieren del uso de programas de simulacin.

Permiten conocer las condiciones de estado post-transitorio que el sistema adquiere despus de la salida de uno o varios elementos del sistema.

Permite identificar los casos severos y los no severos, en funcin del grado de violacin que produzcan de los lmites operativos que establecen la operacin normal del sistema.

Tomando como punto de partida sus resultados, el analista puede planear acciones conducentes al mejoramiento del sistema.

Porcentaje de salidas por tipo Un ejemplo

Anlisis de ContingenciasNiveles de afectacin

Ordenamiento de Contingencias

Los ndices de contingencia permiten construir listas ordenadas de elementos, en los cuales, el valor del ndice est asociado al grado de afectacin que produce la salida del elemento en la operacin.

Las contingencias que tienen ndices ms grandes son denominadas contingencias crticas y aparecen en la parte superior de la lista.

La lista ordena las contingencias desde la ms severa (ms importante) hasta la menos severa (menos importante).


El ordenamiento de contingencias puede ser de dos tipos:

a. exactob. Aproximado

El exacto requiere la aplicacin de flujos AC para cada contingencia, el aproximado puede ser calculado usando flujo DC o flujos AC desacoplados.

El mtodo aproximado se prefiere cuando la exigencia de convergencia completa del flujo AC vuelve econmica y tcnicamente inviable el anlisis.


el ordenamiento de contingencias fundamentalmente esta basado en uno de los siguientes criterios:

a. Flujos de carga en lneas/transformadores.b. Voltajes nodales (magnitud).

Debido a que no existe correlacin entre estos criterios, por ejemplo, la salida de un elementopuede afectar en alto grado las tensiones del sistema pero no afectar la cargabilidad de los circuitos o sobrecargar elementos pero no afectar de forma importante las tensiones, deben construirse listas de contingencias separadas.


Para realizar el ordenamiento de contingencias se debe calcular un ndice de contingencia escalar, el cual es una funcin matemtica que describe el estado (bueno o malo) del sistema a travs de un valor real.

Un ndice adecuado debe satisfacer dos condiciones:

Confiabilidad: un caso crtico no debe ser mal ordenado.

b. Eficiencia: rpida evaluacin de casos.

La calidad del ndice de contingencias debe a su vez cumplir dos requisitos:

Expresar de manera adecuada el impacto total de la contingencia (efecto global)

b. Reconocer adecuadamente el grado de severidad relativa de las contingencias.

El ndice de contingencia es una cantidad escalar que toma la siguiente forma general:

donde:

fi es una funcin escalar que representa la variable del sistema que se evala: flujo de carga o voltaje nodal, con valor mximo fimax.

m es el exponente de la relacion fi / fimax el cual se sugiere, en la literatura especializada, en un valor de 2 o mayor, par y entero.

Wi es el factor de peso que enfatiza la importancia de un

elemento o un nodo del sistema sobre los dems.

Indice de contingencias de voltaje IPv

El ndice ms utilizado en estudios de contingencia de voltaje, en estado estacionario, para cuantificar el nivel de degradacin del sistema debido a la violacin de los lmites de tensin en las barras se define como:

Magnitud del voltaje existente en la barra i Magnitud del voltaje esperado en la barra i (1.0 p.u.) Mxima desviacin permitida para el voltaje en la barra i Exponente de la funcin (n: entero positivo). Numero de nodos del sistema Factor de ponderacin del nodo i representa la mxima variacin permitida para el voltaje en la barra i y es determinada restando el voltaje mnimo permitido del voltaje mximo permitido.

Hoja1

SALIDA DE LINAS DEL SISTEMA ELCTRICO DE PEREIRA EN EL AO 2001

L1 115KV R/D5

L2 115KV R/Cu7

L3 115KV D/Car6

L4 33KV Ce/D12

L5 33KV R/Ce12

L6 33KV R/V29

L7 33KV Cu/D16

L8 33KV Cu/V33

L9 13.2KV Li/V12

L10 13.2KV Be/Cu30

TOTAL162

SALIDA DE TRANSFORMADORES DEL SISTEMA ELCTRICO DE PEREIRA EN EL AO 2001

T1 75MVA D4T1 75MVA D4

T2 75MVA Cu3T2 75MVA Cu3

T3 60MVA RT6 20MVA Cu7


T5 25 MVA CeT8 12.5MVA V6

T6 20MVA Cu7T9 10MVA V8


T8 12.5MVA V6

T9 10MVA V8

T10 10MVA V9

T11 10MVA D

T12 10MVA D

T13 5MVA Be

TOTAL41

SALIDA DE GENERADORES DEL SISTEMA ELCTRICO DE PEREIRA EN EL AO 2001

LIBARE118

BELMONTE 1128

BELMONTE 2123

TOTAL369

TOTALES

LNEAS162

TRANFORMADORES41

GENERADORES369

SALIDAS DE LINEAS

5

7

6

12

12

29

16

33

12

30

SALIDA DE LAS LINEAS DEL SISTEMA ELCTRICO DE PEREIRAEN EL AO 2001

SALIDA DE TRANSFORMADORES

4

3

7

4

6

8

9

SALIDA DE TRANSFORMADORES DEL SISTEMA ELECTRICO DE PEREIRA EN EL AO 2001

SALIDA DE GENERADORES

118

128

123

SALIDA DE GENERADORES DEL SISTEMA ELECTRICO DE PEREIRA EN EL AO 2001

TOTAL

162

41

369

GENERADORES369 salidas65%

LNEAS162 salidas28%

TRANSFORMADORES41 salidas7%

Indice de contingencias de Potencia activa IPMW

El ndice ms utilizado en estudios de contingencia de potencia activa, en estado estacionario, para cuantificar el nivel de degradacin del sistema debido a la violacin de los lmites de potencia en lneas y transformadores se define como:

Flujo de potencia en MW en la lnea o transformador Capacidad de transmisin, en MW, de la lnea o transformador Exponente de la funcin (n: entero positivo). Numero de lneas y transformadores del sistema Factor de ponderacin para lneas y transformadores

Hoja1

SALIDA DE LINAS DEL SISTEMA ELCTRICO DE PEREIRA EN EL AO 2001

L1 115KV R/D5

L2 115KV R/Cu7

L3 115KV D/Car6

L4 33KV Ce/D12

L5 33KV R/Ce12

L6 33KV R/V29

L7 33KV Cu/D16

L8 33KV Cu/V33

L9 13.2KV Li/V12

L10 13.2KV Be/Cu30

TOTAL162

SALIDA DE TRANSFORMADORES DEL SISTEMA ELCTRICO DE PEREIRA EN EL AO 2001

T1 75MVA D4T1 75MVA D4

T2 75MVA Cu3T2 75MVA Cu3



T5 25 MVA CeT8 12.5MVA V6



T8 12.5MVA V6

T9 10MVA V8

T10 10MVA V9

T11 10MVA D

T12 10MVA D

T13 5MVA Be

TOTAL41

SALIDA DE GENERADORES DEL SISTEMA ELCTRICO DE PEREIRA EN EL AO 2001

LIBARE118

BELMONTE 1128

BELMONTE 2123

TOTAL369

TOTALES

LNEAS162

TRANFORMADORES41

GENERADORES369

SALIDAS DE LINEAS

55

77

66

1212

1212

2929

1616

3333

1212

3030

SALIDA DE TRANSFORMADORES

4

3

7

4

6

8

9

T9 10MVA V8 salidas20%

T8 12.5MVA V6 salidas15%

T7 20MVA Cu4 salidas10%


T10 10MVA V9 salidas21%

T1 75MVA D4 salidas10%


SALIDA DE GENERADORES

118

128

123

SALIDA DE GENERADORES DEL SISTEMA ELECTRICO DE PEREIRA EN EL AO 2001

TOTAL

162

41

369

% DE SALIDAS DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA ELECTRICO DE PereiraAO 2001

Efectos de mal ordenamiento del ndice de contingencias (IP)

Los algoritmos que ordenan las salidas de lneas de transmisin, transformadores y generadores proveen una muy buena medida para determinar la severidad de las contingencias, sin embargo, las listas se pueden presentar errores en el ordenamiento:

Puede ocurrir que contingencias no severas aparezcan en la parte desuperior de la lista y contingencias severas aparezcan en la parte baja.

Problemas de mal ordenamiento producidos por un valor m inadecuado

Efecto del cambio de la demanda en el orden de severidad

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