7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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CONTROL DE FRECUENCIA YPOTENCIA ACTIVA
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
4- Control Automaacutetico de Generacioacuten
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
4- Control Automaacutetico de Generacioacuten
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Variacioacuten de la Demanda
700
800
900
)
Demanada del SIN (MW)
20
25
30
700
750
800
Demanda del SIN ndash Enero 2008
510
1520
10
20
30300
400
500
600
hoursdays
D e m a n d a
( M
Horas
D iacute a s
5 10 15 20
5
10
15
400
450
500
550
600
650
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Variacioacuten de la Demanda
983095983088983088983086983088983088
983096983088983088983086983088983088
983097983088983088983086983088983088
983107983157983154983158983137 983120983154983151983149983141983140983145983151 983123983141983149983137983150983137983148 983085 983105983281983151 983090983088983088983096
Demanda del SIN ndash Enero 2008
983091983088983088983086983088983088
983092983088983088983086983088983088
983093983088983088983086983088983088
983094983088983088983086983088983088
983088 983090983088 983092983088 983094983088 983096983088 983089983088983088 983089983090983088 983089983092983088 983089983094983088 983089983096983088
983117
983127
983112983151983154983137983155
983108983141983149983137983150983140983137 983123983141983149983137983150983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983105983139983156983157983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983091 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983092 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151
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Equilibrio entre la Demanda y la Generacioacuten
Turbina
Gobernador
G
Generador ValvulaInyector
Velocidad
Carga PL
Pm Pe
VaporAgua
Sistema Generador ndash Car a Aislada
Un sistema opera en reacutegimen permanente cuando la potenciamecaacutenica entrante al sistema desde las turbinas es igual a lapotencia eleacutectrica consumida por las cargas descontando las
peacuterdidas
Balance de Energiacutea en un Sistema Eleacutectrico
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El Generador Sincroacutenico como Regulador de Potencia
Elementos principales del generador siacutencrono en el control defrecuencia
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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control de frecuencia en el sistema eleacutectrico interconectado debeconseguir que
Se mantenga el equilibrio entre generacioacuten y demanda Se mantenga la frecuencia de referencia en el sistema
Se cumplan los compromisos de intercambio de energiacutea con las
Se mantenga la suficiente energiacutea de reserva Para cumplir estos objetivos el marco regulatorio debe organizar el
funcionamiento del sistema eleacutectrico para que su operacioacutencorresponda a un mercado de energiacutea competitivo Y el control defrecuencia-potencia se organiza en tres niveles primario secundario yterciario
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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un
margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores
segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas
El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de
Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
- on ro u om co e enerac n
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Modelo Generador - Carga
El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a
dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o
El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una
constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella
Diagrama de bloques del
generadorcarga
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Modelo del Primotor
El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica
de salida de la turbina
Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M
vaacutelvula primotor
P P sG∆
∆=)(
1
Central teacutermica de vapor con varias etapas
Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica
1+sdot
= s
sT
T τ
1
1
1
1)(
+sdot
+sdotsdotsdot
+sdot=
s
s
s
sG
RC
RC
T
T τ
τ α
τ
1
21)(
+sdot
sdotsdotminus=
s
s sG
H
H T
τ
τ
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Regulador de Velocidad Isoacutecrono
El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral
Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero
Esquema del ReguladorIsoacutecrono
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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa
Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia
La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm
Regulador Primario conEstatismo
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Estatismo Permanente
Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten
bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera
bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador
100ω
ωωR
o
FL NL times
minus=
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Estatismo Permanente
El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la
vaacutelvula y en la potencia de salida
Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo
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Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
34 de 47
Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
4- Control Automaacutetico de Generacioacuten
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
4- Control Automaacutetico de Generacioacuten
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Variacioacuten de la Demanda
700
800
900
)
Demanada del SIN (MW)
20
25
30
700
750
800
Demanda del SIN ndash Enero 2008
510
1520
10
20
30300
400
500
600
hoursdays
D e m a n d a
( M
Horas
D iacute a s
5 10 15 20
5
10
15
400
450
500
550
600
650
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 537
Variacioacuten de la Demanda
983095983088983088983086983088983088
983096983088983088983086983088983088
983097983088983088983086983088983088
983107983157983154983158983137 983120983154983151983149983141983140983145983151 983123983141983149983137983150983137983148 983085 983105983281983151 983090983088983088983096
Demanda del SIN ndash Enero 2008
983091983088983088983086983088983088
983092983088983088983086983088983088
983093983088983088983086983088983088
983094983088983088983086983088983088
983088 983090983088 983092983088 983094983088 983096983088 983089983088983088 983089983090983088 983089983092983088 983089983094983088 983089983096983088
983117
983127
983112983151983154983137983155
983108983141983149983137983150983140983137 983123983141983149983137983150983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983105983139983156983157983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983091 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983092 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 637
Equilibrio entre la Demanda y la Generacioacuten
Turbina
Gobernador
G
Generador ValvulaInyector
Velocidad
Carga PL
Pm Pe
VaporAgua
Sistema Generador ndash Car a Aislada
Un sistema opera en reacutegimen permanente cuando la potenciamecaacutenica entrante al sistema desde las turbinas es igual a lapotencia eleacutectrica consumida por las cargas descontando las
peacuterdidas
Balance de Energiacutea en un Sistema Eleacutectrico
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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El Generador Sincroacutenico como Regulador de Potencia
Elementos principales del generador siacutencrono en el control defrecuencia
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 837
Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control de frecuencia en el sistema eleacutectrico interconectado debeconseguir que
Se mantenga el equilibrio entre generacioacuten y demanda Se mantenga la frecuencia de referencia en el sistema
Se cumplan los compromisos de intercambio de energiacutea con las
Se mantenga la suficiente energiacutea de reserva Para cumplir estos objetivos el marco regulatorio debe organizar el
funcionamiento del sistema eleacutectrico para que su operacioacutencorresponda a un mercado de energiacutea competitivo Y el control defrecuencia-potencia se organiza en tres niveles primario secundario yterciario
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 937
Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un
margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores
segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas
El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de
Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1137
Modelo Generador - Carga
El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a
dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o
El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una
constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella
Diagrama de bloques del
generadorcarga
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Modelo del Primotor
El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica
de salida de la turbina
Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M
vaacutelvula primotor
P P sG∆
∆=)(
1
Central teacutermica de vapor con varias etapas
Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica
1+sdot
= s
sT
T τ
1
1
1
1)(
+sdot
+sdotsdotsdot
+sdot=
s
s
s
sG
RC
RC
T
T τ
τ α
τ
1
21)(
+sdot
sdotsdotminus=
s
s sG
H
H T
τ
τ
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulador de Velocidad Isoacutecrono
El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral
Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero
Esquema del ReguladorIsoacutecrono
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa
Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia
La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm
Regulador Primario conEstatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Estatismo Permanente
Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten
bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera
bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador
100ω
ωωR
o
FL NL times
minus=
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Estatismo Permanente
El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la
vaacutelvula y en la potencia de salida
Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
34 de 47
Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 337
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
4- Control Automaacutetico de Generacioacuten
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Variacioacuten de la Demanda
700
800
900
)
Demanada del SIN (MW)
20
25
30
700
750
800
Demanda del SIN ndash Enero 2008
510
1520
10
20
30300
400
500
600
hoursdays
D e m a n d a
( M
Horas
D iacute a s
5 10 15 20
5
10
15
400
450
500
550
600
650
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Variacioacuten de la Demanda
983095983088983088983086983088983088
983096983088983088983086983088983088
983097983088983088983086983088983088
983107983157983154983158983137 983120983154983151983149983141983140983145983151 983123983141983149983137983150983137983148 983085 983105983281983151 983090983088983088983096
Demanda del SIN ndash Enero 2008
983091983088983088983086983088983088
983092983088983088983086983088983088
983093983088983088983086983088983088
983094983088983088983086983088983088
983088 983090983088 983092983088 983094983088 983096983088 983089983088983088 983089983090983088 983089983092983088 983089983094983088 983089983096983088
983117
983127
983112983151983154983137983155
983108983141983149983137983150983140983137 983123983141983149983137983150983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983105983139983156983157983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983091 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983092 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Equilibrio entre la Demanda y la Generacioacuten
Turbina
Gobernador
G
Generador ValvulaInyector
Velocidad
Carga PL
Pm Pe
VaporAgua
Sistema Generador ndash Car a Aislada
Un sistema opera en reacutegimen permanente cuando la potenciamecaacutenica entrante al sistema desde las turbinas es igual a lapotencia eleacutectrica consumida por las cargas descontando las
peacuterdidas
Balance de Energiacutea en un Sistema Eleacutectrico
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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El Generador Sincroacutenico como Regulador de Potencia
Elementos principales del generador siacutencrono en el control defrecuencia
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control de frecuencia en el sistema eleacutectrico interconectado debeconseguir que
Se mantenga el equilibrio entre generacioacuten y demanda Se mantenga la frecuencia de referencia en el sistema
Se cumplan los compromisos de intercambio de energiacutea con las
Se mantenga la suficiente energiacutea de reserva Para cumplir estos objetivos el marco regulatorio debe organizar el
funcionamiento del sistema eleacutectrico para que su operacioacutencorresponda a un mercado de energiacutea competitivo Y el control defrecuencia-potencia se organiza en tres niveles primario secundario yterciario
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un
margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores
segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas
El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de
Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Modelo Generador - Carga
El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a
dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o
El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una
constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella
Diagrama de bloques del
generadorcarga
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Modelo del Primotor
El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica
de salida de la turbina
Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M
vaacutelvula primotor
P P sG∆
∆=)(
1
Central teacutermica de vapor con varias etapas
Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica
1+sdot
= s
sT
T τ
1
1
1
1)(
+sdot
+sdotsdotsdot
+sdot=
s
s
s
sG
RC
RC
T
T τ
τ α
τ
1
21)(
+sdot
sdotsdotminus=
s
s sG
H
H T
τ
τ
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulador de Velocidad Isoacutecrono
El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral
Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero
Esquema del ReguladorIsoacutecrono
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa
Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia
La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm
Regulador Primario conEstatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Estatismo Permanente
Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten
bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera
bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador
100ω
ωωR
o
FL NL times
minus=
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Estatismo Permanente
El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la
vaacutelvula y en la potencia de salida
Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
34 de 47
Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Variacioacuten de la Demanda
700
800
900
)
Demanada del SIN (MW)
20
25
30
700
750
800
Demanda del SIN ndash Enero 2008
510
1520
10
20
30300
400
500
600
hoursdays
D e m a n d a
( M
Horas
D iacute a s
5 10 15 20
5
10
15
400
450
500
550
600
650
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Variacioacuten de la Demanda
983095983088983088983086983088983088
983096983088983088983086983088983088
983097983088983088983086983088983088
983107983157983154983158983137 983120983154983151983149983141983140983145983151 983123983141983149983137983150983137983148 983085 983105983281983151 983090983088983088983096
Demanda del SIN ndash Enero 2008
983091983088983088983086983088983088
983092983088983088983086983088983088
983093983088983088983086983088983088
983094983088983088983086983088983088
983088 983090983088 983092983088 983094983088 983096983088 983089983088983088 983089983090983088 983089983092983088 983089983094983088 983089983096983088
983117
983127
983112983151983154983137983155
983108983141983149983137983150983140983137 983123983141983149983137983150983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983105983139983156983157983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983091 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983092 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151
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Equilibrio entre la Demanda y la Generacioacuten
Turbina
Gobernador
G
Generador ValvulaInyector
Velocidad
Carga PL
Pm Pe
VaporAgua
Sistema Generador ndash Car a Aislada
Un sistema opera en reacutegimen permanente cuando la potenciamecaacutenica entrante al sistema desde las turbinas es igual a lapotencia eleacutectrica consumida por las cargas descontando las
peacuterdidas
Balance de Energiacutea en un Sistema Eleacutectrico
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El Generador Sincroacutenico como Regulador de Potencia
Elementos principales del generador siacutencrono en el control defrecuencia
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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control de frecuencia en el sistema eleacutectrico interconectado debeconseguir que
Se mantenga el equilibrio entre generacioacuten y demanda Se mantenga la frecuencia de referencia en el sistema
Se cumplan los compromisos de intercambio de energiacutea con las
Se mantenga la suficiente energiacutea de reserva Para cumplir estos objetivos el marco regulatorio debe organizar el
funcionamiento del sistema eleacutectrico para que su operacioacutencorresponda a un mercado de energiacutea competitivo Y el control defrecuencia-potencia se organiza en tres niveles primario secundario yterciario
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un
margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores
segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas
El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de
Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
- on ro u om co e enerac n
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Modelo Generador - Carga
El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a
dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o
El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una
constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella
Diagrama de bloques del
generadorcarga
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Modelo del Primotor
El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica
de salida de la turbina
Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M
vaacutelvula primotor
P P sG∆
∆=)(
1
Central teacutermica de vapor con varias etapas
Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica
1+sdot
= s
sT
T τ
1
1
1
1)(
+sdot
+sdotsdotsdot
+sdot=
s
s
s
sG
RC
RC
T
T τ
τ α
τ
1
21)(
+sdot
sdotsdotminus=
s
s sG
H
H T
τ
τ
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Regulador de Velocidad Isoacutecrono
El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral
Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero
Esquema del ReguladorIsoacutecrono
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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa
Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia
La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm
Regulador Primario conEstatismo
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Estatismo Permanente
Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten
bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera
bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador
100ω
ωωR
o
FL NL times
minus=
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Estatismo Permanente
El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la
vaacutelvula y en la potencia de salida
Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo
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Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
34 de 47
Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
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Variacioacuten de la Demanda
983095983088983088983086983088983088
983096983088983088983086983088983088
983097983088983088983086983088983088
983107983157983154983158983137 983120983154983151983149983141983140983145983151 983123983141983149983137983150983137983148 983085 983105983281983151 983090983088983088983096
Demanda del SIN ndash Enero 2008
983091983088983088983086983088983088
983092983088983088983086983088983088
983093983088983088983086983088983088
983094983088983088983086983088983088
983088 983090983088 983092983088 983094983088 983096983088 983089983088983088 983089983090983088 983089983092983088 983089983094983088 983089983096983088
983117
983127
983112983151983154983137983155
983108983141983149983137983150983140983137 983123983141983149983137983150983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983105983139983156983157983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983091 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983092 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Equilibrio entre la Demanda y la Generacioacuten
Turbina
Gobernador
G
Generador ValvulaInyector
Velocidad
Carga PL
Pm Pe
VaporAgua
Sistema Generador ndash Car a Aislada
Un sistema opera en reacutegimen permanente cuando la potenciamecaacutenica entrante al sistema desde las turbinas es igual a lapotencia eleacutectrica consumida por las cargas descontando las
peacuterdidas
Balance de Energiacutea en un Sistema Eleacutectrico
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El Generador Sincroacutenico como Regulador de Potencia
Elementos principales del generador siacutencrono en el control defrecuencia
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control de frecuencia en el sistema eleacutectrico interconectado debeconseguir que
Se mantenga el equilibrio entre generacioacuten y demanda Se mantenga la frecuencia de referencia en el sistema
Se cumplan los compromisos de intercambio de energiacutea con las
Se mantenga la suficiente energiacutea de reserva Para cumplir estos objetivos el marco regulatorio debe organizar el
funcionamiento del sistema eleacutectrico para que su operacioacutencorresponda a un mercado de energiacutea competitivo Y el control defrecuencia-potencia se organiza en tres niveles primario secundario yterciario
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un
margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores
segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas
El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de
Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
- on ro u om co e enerac n
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Modelo Generador - Carga
El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a
dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o
El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una
constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella
Diagrama de bloques del
generadorcarga
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Modelo del Primotor
El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica
de salida de la turbina
Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M
vaacutelvula primotor
P P sG∆
∆=)(
1
Central teacutermica de vapor con varias etapas
Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica
1+sdot
= s
sT
T τ
1
1
1
1)(
+sdot
+sdotsdotsdot
+sdot=
s
s
s
sG
RC
RC
T
T τ
τ α
τ
1
21)(
+sdot
sdotsdotminus=
s
s sG
H
H T
τ
τ
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Regulador de Velocidad Isoacutecrono
El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral
Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero
Esquema del ReguladorIsoacutecrono
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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa
Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia
La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm
Regulador Primario conEstatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1537
Estatismo Permanente
Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten
bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera
bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador
100ω
ωωR
o
FL NL times
minus=
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1637
Estatismo Permanente
El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la
vaacutelvula y en la potencia de salida
Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1737
Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137
Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2237
Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
34 de 47
Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 637
Equilibrio entre la Demanda y la Generacioacuten
Turbina
Gobernador
G
Generador ValvulaInyector
Velocidad
Carga PL
Pm Pe
VaporAgua
Sistema Generador ndash Car a Aislada
Un sistema opera en reacutegimen permanente cuando la potenciamecaacutenica entrante al sistema desde las turbinas es igual a lapotencia eleacutectrica consumida por las cargas descontando las
peacuterdidas
Balance de Energiacutea en un Sistema Eleacutectrico
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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El Generador Sincroacutenico como Regulador de Potencia
Elementos principales del generador siacutencrono en el control defrecuencia
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control de frecuencia en el sistema eleacutectrico interconectado debeconseguir que
Se mantenga el equilibrio entre generacioacuten y demanda Se mantenga la frecuencia de referencia en el sistema
Se cumplan los compromisos de intercambio de energiacutea con las
Se mantenga la suficiente energiacutea de reserva Para cumplir estos objetivos el marco regulatorio debe organizar el
funcionamiento del sistema eleacutectrico para que su operacioacutencorresponda a un mercado de energiacutea competitivo Y el control defrecuencia-potencia se organiza en tres niveles primario secundario yterciario
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un
margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores
segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas
El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de
Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1137
Modelo Generador - Carga
El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a
dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o
El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una
constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella
Diagrama de bloques del
generadorcarga
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Modelo del Primotor
El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica
de salida de la turbina
Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M
vaacutelvula primotor
P P sG∆
∆=)(
1
Central teacutermica de vapor con varias etapas
Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica
1+sdot
= s
sT
T τ
1
1
1
1)(
+sdot
+sdotsdotsdot
+sdot=
s
s
s
sG
RC
RC
T
T τ
τ α
τ
1
21)(
+sdot
sdotsdotminus=
s
s sG
H
H T
τ
τ
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulador de Velocidad Isoacutecrono
El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral
Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero
Esquema del ReguladorIsoacutecrono
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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa
Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia
La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm
Regulador Primario conEstatismo
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Estatismo Permanente
Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten
bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera
bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador
100ω
ωωR
o
FL NL times
minus=
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Estatismo Permanente
El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la
vaacutelvula y en la potencia de salida
Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo
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Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937
Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837
Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937
Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237
Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337
La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437
Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
34 de 47
Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737
Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 737
El Generador Sincroacutenico como Regulador de Potencia
Elementos principales del generador siacutencrono en el control defrecuencia
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control de frecuencia en el sistema eleacutectrico interconectado debeconseguir que
Se mantenga el equilibrio entre generacioacuten y demanda Se mantenga la frecuencia de referencia en el sistema
Se cumplan los compromisos de intercambio de energiacutea con las
Se mantenga la suficiente energiacutea de reserva Para cumplir estos objetivos el marco regulatorio debe organizar el
funcionamiento del sistema eleacutectrico para que su operacioacutencorresponda a un mercado de energiacutea competitivo Y el control defrecuencia-potencia se organiza en tres niveles primario secundario yterciario
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 937
Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un
margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores
segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas
El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de
Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Modelo Generador - Carga
El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a
dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o
El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una
constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella
Diagrama de bloques del
generadorcarga
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Modelo del Primotor
El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica
de salida de la turbina
Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M
vaacutelvula primotor
P P sG∆
∆=)(
1
Central teacutermica de vapor con varias etapas
Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica
1+sdot
= s
sT
T τ
1
1
1
1)(
+sdot
+sdotsdotsdot
+sdot=
s
s
s
sG
RC
RC
T
T τ
τ α
τ
1
21)(
+sdot
sdotsdotminus=
s
s sG
H
H T
τ
τ
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulador de Velocidad Isoacutecrono
El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral
Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero
Esquema del ReguladorIsoacutecrono
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa
Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia
La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm
Regulador Primario conEstatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Estatismo Permanente
Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten
bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera
bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador
100ω
ωωR
o
FL NL times
minus=
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Estatismo Permanente
El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la
vaacutelvula y en la potencia de salida
Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137
Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237
Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337
La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
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Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control de frecuencia en el sistema eleacutectrico interconectado debeconseguir que
Se mantenga el equilibrio entre generacioacuten y demanda Se mantenga la frecuencia de referencia en el sistema
Se cumplan los compromisos de intercambio de energiacutea con las
Se mantenga la suficiente energiacutea de reserva Para cumplir estos objetivos el marco regulatorio debe organizar el
funcionamiento del sistema eleacutectrico para que su operacioacutencorresponda a un mercado de energiacutea competitivo Y el control defrecuencia-potencia se organiza en tres niveles primario secundario yterciario
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un
margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores
segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas
El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de
Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
- on ro u om co e enerac n
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Modelo Generador - Carga
El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a
dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o
El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una
constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella
Diagrama de bloques del
generadorcarga
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Modelo del Primotor
El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica
de salida de la turbina
Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M
vaacutelvula primotor
P P sG∆
∆=)(
1
Central teacutermica de vapor con varias etapas
Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica
1+sdot
= s
sT
T τ
1
1
1
1)(
+sdot
+sdotsdotsdot
+sdot=
s
s
s
sG
RC
RC
T
T τ
τ α
τ
1
21)(
+sdot
sdotsdotminus=
s
s sG
H
H T
τ
τ
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1337
Regulador de Velocidad Isoacutecrono
El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral
Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero
Esquema del ReguladorIsoacutecrono
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1437
Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa
Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia
La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm
Regulador Primario conEstatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Estatismo Permanente
Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten
bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera
bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador
100ω
ωωR
o
FL NL times
minus=
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1637
Estatismo Permanente
El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la
vaacutelvula y en la potencia de salida
Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137
Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
34 de 47
Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria
El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un
margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores
segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas
El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de
Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Modelo Generador - Carga
El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a
dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o
El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una
constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella
Diagrama de bloques del
generadorcarga
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Modelo del Primotor
El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica
de salida de la turbina
Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M
vaacutelvula primotor
P P sG∆
∆=)(
1
Central teacutermica de vapor con varias etapas
Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica
1+sdot
= s
sT
T τ
1
1
1
1)(
+sdot
+sdotsdotsdot
+sdot=
s
s
s
sG
RC
RC
T
T τ
τ α
τ
1
21)(
+sdot
sdotsdotminus=
s
s sG
H
H T
τ
τ
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulador de Velocidad Isoacutecrono
El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral
Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero
Esquema del ReguladorIsoacutecrono
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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa
Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia
La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm
Regulador Primario conEstatismo
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Estatismo Permanente
Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten
bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera
bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador
100ω
ωωR
o
FL NL times
minus=
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Estatismo Permanente
El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la
vaacutelvula y en la potencia de salida
Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo
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Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137
Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
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50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
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Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737
Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837
Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937
Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237
Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337
La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
34 de 47
Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de
Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Modelo Generador - Carga
El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a
dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o
El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una
constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella
Diagrama de bloques del
generadorcarga
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Modelo del Primotor
El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica
de salida de la turbina
Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M
vaacutelvula primotor
P P sG∆
∆=)(
1
Central teacutermica de vapor con varias etapas
Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica
1+sdot
= s
sT
T τ
1
1
1
1)(
+sdot
+sdotsdotsdot
+sdot=
s
s
s
sG
RC
RC
T
T τ
τ α
τ
1
21)(
+sdot
sdotsdotminus=
s
s sG
H
H T
τ
τ
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulador de Velocidad Isoacutecrono
El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral
Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero
Esquema del ReguladorIsoacutecrono
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa
Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia
La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm
Regulador Primario conEstatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Estatismo Permanente
Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten
bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera
bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador
100ω
ωωR
o
FL NL times
minus=
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Estatismo Permanente
El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la
vaacutelvula y en la potencia de salida
Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
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Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
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Modelo Generador - Carga
El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a
dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o
El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una
constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella
Diagrama de bloques del
generadorcarga
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Modelo del Primotor
El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica
de salida de la turbina
Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M
vaacutelvula primotor
P P sG∆
∆=)(
1
Central teacutermica de vapor con varias etapas
Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica
1+sdot
= s
sT
T τ
1
1
1
1)(
+sdot
+sdotsdotsdot
+sdot=
s
s
s
sG
RC
RC
T
T τ
τ α
τ
1
21)(
+sdot
sdotsdotminus=
s
s sG
H
H T
τ
τ
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Regulador de Velocidad Isoacutecrono
El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral
Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero
Esquema del ReguladorIsoacutecrono
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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa
Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia
La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm
Regulador Primario conEstatismo
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Estatismo Permanente
Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten
bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera
bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador
100ω
ωωR
o
FL NL times
minus=
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Estatismo Permanente
El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la
vaacutelvula y en la potencia de salida
Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo
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Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137
Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2237
Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337
Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437
Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537
Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637
Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737
Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837
Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937
Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137
Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237
Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337
La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437
Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
34 de 47
Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537
Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637
Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737
Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1237
Modelo del Primotor
El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica
de salida de la turbina
Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M
vaacutelvula primotor
P P sG∆
∆=)(
1
Central teacutermica de vapor con varias etapas
Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica
1+sdot
= s
sT
T τ
1
1
1
1)(
+sdot
+sdotsdotsdot
+sdot=
s
s
s
sG
RC
RC
T
T τ
τ α
τ
1
21)(
+sdot
sdotsdotminus=
s
s sG
H
H T
τ
τ
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1337
Regulador de Velocidad Isoacutecrono
El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral
Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero
Esquema del ReguladorIsoacutecrono
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1437
Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa
Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia
La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm
Regulador Primario conEstatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Estatismo Permanente
Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten
bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera
bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador
100ω
ωωR
o
FL NL times
minus=
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1637
Estatismo Permanente
El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la
vaacutelvula y en la potencia de salida
Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1737
Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937
Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037
Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137
Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537
Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237
Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337
La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
34 de 47
Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737
Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulador de Velocidad Isoacutecrono
El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral
Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero
Esquema del ReguladorIsoacutecrono
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa
Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia
La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm
Regulador Primario conEstatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Estatismo Permanente
Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten
bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera
bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador
100ω
ωωR
o
FL NL times
minus=
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Estatismo Permanente
El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la
vaacutelvula y en la potencia de salida
Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937
Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637
Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837
Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137
Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237
Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337
La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
34 de 47
Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa
Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia
La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm
Regulador Primario conEstatismo
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Estatismo Permanente
Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten
bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera
bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador
100ω
ωωR
o
FL NL times
minus=
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Estatismo Permanente
El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la
vaacutelvula y en la potencia de salida
Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo
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Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437
Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
34 de 47
Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537
Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637
Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737
Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Estatismo Permanente
Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten
bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera
bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador
100ω
ωωR
o
FL NL times
minus=
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Estatismo Permanente
El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la
vaacutelvula y en la potencia de salida
Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937
Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837
Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137
Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237
Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337
La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
34 de 47
Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737
Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
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Estatismo Permanente
El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la
vaacutelvula y en la potencia de salida
Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo
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Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
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Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537
Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637
Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737
Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1737
Generadores en Paralelo
Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema
ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937
Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037
Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137
Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437
Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837
Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937
Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137
Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237
Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337
La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
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Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737
Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia
- on ro u om co e enerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137
Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
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48
49
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F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
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14
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Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
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FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
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Tiempo (s)
P o t e n
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TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
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Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del
Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente
Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037
Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137
Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2237
Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337
Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437
Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637
Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737
Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837
Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937
Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137
Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237
Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337
La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437
Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
34 de 47
Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637
Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737
Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1
Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la
carga
Variacioacuten de
la Carga
05Potencia
de Referencia
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina
1
736s+05
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
RespuestaFrecuencia y Potencia
-K-
Potencia Base
25
Ganancia Gobernado1R
(1+u)50
Frecuencia Base
Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237
Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
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Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
46
47
48
49
50
F r e c u e n c i a [ H
z ]
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 2001Y 4902
0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]
0 5 10 15 20 25 306
810
12
14
16
18
Tiempo [s]
P o
t e n c i a [ M W ]
POTENCIA MECAacuteNICA
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2237
Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337
Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537
Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637
Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737
Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837
Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937
Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137
Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237
Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
34 de 47
Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637
Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737
Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas
Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es
Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por
δ1o y δ2o
Esquema de un sistema con dos
aacutereas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437
Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
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X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
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Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
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FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
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Tiempo (s)
P o t e n
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TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
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Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1
Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
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Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
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1Tg
-K-
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Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
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Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
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Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
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4985
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Tiempo (s)
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Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
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497
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FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937
Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
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Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Hipoacutetesis del estudio
El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado
a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte
Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los
retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637
Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737
Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
75
76
77
78
Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837
Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937
Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137
Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237
Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337
La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437
Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
34 de 47
Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537
Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637
Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737
Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537
Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas
Valvula Piloto
Valvula de Distribucioacuten
Servomotor
Principal
Control Integral
Ymax
Ymin
Variacioacuten dela Carga HB
-K--1268s+1
0634s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB
1
2448s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB
RespuestaFrecuencia
y Potencia HB
Potenciade Referencia
HB
100
PotenciaBase HB
1s
1s
1s
1s
(1+u)50
Frecuencia Base HB
-K-
Control Proporcional
001s
005s+1
Control Derivativo
-K-
1Tp
-K-
1Tg
-K-
1Tdv
Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko
Variacioacuten dela Carga COBEE
-04s+1
02s+1
Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE
1
9788s+2
Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE
212s+1
0478s +961s+12
Servomotor Gobernador IEEEG2
Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia
Aacuterea Norte
RespuestaFrecuencia
y Potencia COBEE
Potenciade Referencia COBEE
100
PotenciaBase LP
100
PotenciaBase COBEE
-K-
Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko
1s
f(u)
Frecuencia Base LP
(1+u)50
Frecuencia Base COBEE
-K-
EstatismoPermanente HB
-K-
EstatismoPermanente COBEE
Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
499
Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
498
499
50
F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
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Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937
Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
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Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW
4995
50
5005
501
X 9026
FRECUENCIA DEL SISTEMA
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496
4965
497
4975
498
4985
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Tiempo (s)
F r e c u e n c i a
( H z )
Datos Registrados (Medidos)
Datos de Simulacioacuten en computadora
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
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499
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F r e c u e n c i a ( H z )
FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
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Tiempo (s)
P o t e n
c i a ( M W )
TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337
La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
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Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten
497
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FRECUENCIA DEL SISTEMA
X 4905Y 4991
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496
Tiempo (s)
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073
74
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TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837
Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937
Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037
Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137
Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337
La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
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Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
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Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
7232019 Control de Frecuencia y Potencia
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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente
La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina
Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo
A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado
caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea
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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente
El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es
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Iacutendice1- Introduccioacuten
2- Modelo del Control de Frecuencia
3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia
5- Control Automaacutetico deenerac n
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
Controlador P-f
∆fi
Vapor ∆Pci
aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados
Vaacutelvula Mecanismo
de de control de admisioacuten la vaacutelvula
Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador
RED
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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten
bull Operacioacuten econoacutemica del sistema
bull Seguridad operativa
bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de
Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos
Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares
Bases de datos
para aplicativos ySCADA
Servidores principales
y de respaldo
3
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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes
Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica
Frecuencia del SINTensioacuten STI
CENTRO NACIONAL DE DESPACHO
TRANSMISORES
Centro Nacional de Despacho de Carga
Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras
Operacioacuten de sus plantas generadoras
Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados
Calidad STIDisponibilidad deactivos
Cumplir despacho
Calidad servicio
GENERADORES
DISTRIBUIDORES
3
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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes
Centro de Despacho de Carga (CDC)
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Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho
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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten
Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador
El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo
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Sistema Interconectado Nacional
Guaracachi
Regioacuten
Norte
Regioacuten
Oriental Regioacuten
Sucre
Aranjuez
Regioacuten Central
Regioacuten Sur
Mazo Cruz Urubo
Sucre
Karachipampa
VintoCarrasco Punutuma
130 MW130 MW
20 MW
140 MW PotosiRegioacuten Oruro
Sud
San Joseacute Santivantildeez
10 MW
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5- Control Automaacutetico deenerac n
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Introduccioacuten
Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la
generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el
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Vaacutelvula Mecanismo
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Generador
Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi
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El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente
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