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Representación de cargaspara análisis del comportamiento dinámico

� Los ingenieros de potencia generalmente toman decisiones en la operación o planificación, basados en los resultados de flujos de potencia y/o estudios de estabilidad.

� Con una representación deficiente se producen errores que pueden tener un alto costo.

� Tradicionalmente, las cargas son los componentes de los sistema eléctricos menos considerados respecto a los modelos matemáticos con los cuales pueden ser representados para estudios dinámicos.

Representación de cargaspara análisis del comportamiento

dinámicos

� El modelado de cargas es un objetivo difícil debido a factores como:

� Gran diversidad de componentes.

� Localización y propiedad de los dispositivos en las diversas instalaciones, que dificulta el acceso por parte de las compañías eléctricas.

� Variabilidad de la carga con respecto al período de tiempo, estación, clima, etc.

� Falta de información precisa de la composición de las cargas.

� Incertidumbres con respecto a las características de varias cargas, particularmente para grandes variaciones de voltaje o frecuencia.

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Representación de cargaspara análisis del comportamiento

dinámicos

� Las compañías a menudo almacenan información de los consumos para propósitos de pronóstico. Sin embargo esta información a veces no está disponible o no es directamente utilizable para fines de análisis.

Representación de cargaspara análisis del comportamiento

dinámicos

� Conceptos Básicos� Carga

� Una dispositivo conectado al sistema eléctrico que consume potencia

� La potencia total consumida por todos los dispositivos conectados al sistema eléctrico

� Una parte del sistema que no está explícitamente representado

� La potencia de salida de un generador o planta generadora

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Representación de cargaspara análisis del comportamiento

dinámicos

� Conceptos Básicos� Componente: Equivalente de todos los dispositivos de

un específico o similar tipo. Como por ejemplo:

� Calentador de agua

� Aire acondicionado

� Luces fluorescentes

Representación de cargaspara análisis del comportamiento

dinámicos

� Conceptos Básicos� Clase: Corresponde a una categoría, tales como:

� Residencial

� Comercial

� Industrial

Para propósitos de modelación es útil agrupar varias cargas en clases, donde cada clase tiene similar composición y características

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Representación de cargaspara análisis del comportamiento

dinámicos

� Conceptos Básicos� Composición de la carga: Corresponde a la

composición de la carga en términos de los componentes. Este término se puede asociar a la carga en barras del sistema.

� Combinación de carga de clase: Corresponde a la composición de la carga en términos de las clases

� Carga Característica: Un conjunto de parámetros tales como, factor de potencia, variación de P con V, etc. Que caracterice el comportamiento de una carga específica.

Representación de cargaspara análisis del comportamiento

dinámicos

� Terminología usada para describir diferentes tipos de modelos de carga

� Modelo de carga: Representación matemática de la relación entre el voltaje de barra (magnitud y frecuencia) y la potencia (activa y reactiva) o flujos de corriente hacia la barra de carga. En general se refiere a las ecuaciones.

� Modelo de carga estática: Modelo que expresa la potencia activa o reactiva en cualquier instante de tiempo como función de la magnitud del voltaje y frecuencia. Estos modelos son usados paracomponentes estáticos tales como cargas resistivas, luces y también como aproximaciones a cargas dinámicas como motores.

� Modelo de carga dinámica: Modelo que expresa la potencia activa o reactiva en cualquier instante de tiempo como función de la magnitud del voltaje y frecuencia, para instantes de tiempo pasados. Para representar estos modelos, se usan ecuaciones diferenciales.

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Representación de cargaspara análisis del comportamiento

dinámicos

� Terminología usada para describir diferentes tipos de modelos de carga

� Modelo de carga de impedancia constante: La potencia varía directamente con el cuadrado de la magnitud de voltaje.

� Modelo de carga de corriente constante: La potencia varía directamente con la magnitud de voltaje.

� Modelo de carga de potencia constante: La potencia no varía con los cambios en la magnitud de voltaje.

Representación de cargaspara análisis del comportamiento

dinámicos

� Modelo polinomial de carga

� Se representa a través de una ecuación polinomial la relación entre potencia y magnitud de voltaje

+

+

=

+

+

=

60

5

2

040

30

2

2

010

aVVaV

VaQQ

aVVaV

VaPP

6

Representación de cargaspara análisis del comportamiento

dinámicos

� Modelo exponencial de carga

� Se representa a través de una ecuación exponencial la relación entre potencia y magnitud de voltaje

� Los parámetros de este modelo son los exponentes np y nq, y el factor de potencia de la carga.

� Notese que si los exponentes valen 0, 1 y 2 la carga se puede representar como de potencia constante, corriente constante e impedancia constante, respectivamente

nq

np

VVQQ

VVPP

=

=

00

00

Representación de cargaspara análisis del comportamiento

dinámicos

� Modelo de carga dependiente de la frecuencia

� Un modelo de carga estática que incluye la dependencia con la frecuencia.

� Esto se realiza multiplicando tanto un modelo de carga polinomial como un modelo de carga exponencial por una factor representado de la siguiente forma

( )[ ]01 ffa f −+

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Representación de cargaspara análisis del comportamiento

dinámicos

� Modelo de carga usados en programas de simulación

� EPRI (Electric Power Research Insitute) LOADSYN

( )[ ] ( )

( )[ ] ( )[ ]

−+

−+−+

=

−+−+

=

0

2

01

0

00

1

010

2

010

1

010

2111

111

ffKQFVVQaP

QffKQFVVQaPQ

VVPaffKPFV

VPaPP

KPVKQV

KPVKPV

Representación de cargaspara análisis del comportamiento

dinámicos

� Modelo de carga usados en programas de simulación

� PSCAD

[ ]

[ ]dFKVVQQ

dFKVVPP

QF

NQ

PF

NP

+

=

+

=

1

1

00

00

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Representación de cargaspara análisis del comportamiento

dinámicos

� Datos para la modelación de carga

[ ]

[ ]dFKVVQQ

dFKVVPP

QF

KQV

PF

KPV

+

=

+

=

1

1

00

00

9

10