Análisis de Flujo de Carga o Análisis de Flujo de Potencia

Es el procedimiento computacional (algoritmos numéricos) necesario para determinar las características operativas en estado estable de una red de sistema de potencia a partir de los datos de línea y de barras proporcionados.

Cosas que debes saber sobre el flujo de carga:

1. El estudio del flujo de carga es el análisis en estado estable de la red del sistema de potencia.

2. El estudio del flujo de carga determina el estado operativo del sistema para una carga dada.

3. El flujo de carga resuelve un conjunto de ecuaciones algebraicas no lineales simultáneas para las dos variables desconocidas (|V| y ∠δ) en cada nodo del sistema.

4. Para resolver ecuaciones algebraicas no lineales es importante tener algoritmos numéricos rápidos, eficientes y precisos.

5. La salida del análisis de flujo de carga es la tensión y el ángulo de fase, la potencia activa y reactiva (ambos lados en cada línea), las pérdidas en la línea y la potencia de la barra de ajuste.

Pasos del Flujo de Carga

El estudio del flujo de carga implica los siguientes tres pasos:

1. Modelado de los componentes del sistema de potencia y de la red.

2. Desarrollo de las ecuaciones de flujo de carga.

3. Resolución de las ecuaciones de flujo de carga utilizando técnicas numéricas.

Modelado de Componentes del Sistema de Potencia

Generador

Carga


Línea de Transmisión
Una línea de transmisión se representa como un modelo π nominal.

Donde, R + jX es la impedancia de la línea y Y/2 se llama la admitancia de carga de la mitad de la línea.

Transformador con Cambio de Relación Fuera de Nominal
Para un transformador nominal, la relación
Pero para un transformador fuera de nominal transformador

Por lo tanto, para un transformador fuera de nominal, definimos la relación de transformación (a) de la siguiente manera

Ahora queremos representar un transformador fuera de nominal en una línea mediante un modelo equivalente.

Fig 2: Línea que Contiene un Transformador Fuera de Nominal
Queremos convertir lo anterior en un modelo π equivalente entre la barra p y q.

Fig 3: Modelo π Equivalente de la Línea

Nuestro objetivo es encontrar estos valores de admitancias Y1, Y2 y Y3 para que la Fig 2 pueda representarse por la Fig 3
A partir de la Fig 2 tenemos,


Ahora consideramos la Fig 3, a partir de la Fig 3 tenemos,

De las ecuaciones I y III, comparando los coeficientes de Ep y Eq obtenemos,

De manera similar, de las ecuaciones II y IV tenemos

Algunas observaciones útiles

A partir del análisis anterior vemos que los valores de Y2, Y3 pueden ser positivos o negativos dependiendo del valor de la relación de transformación.

¡Buena pregunta!
Y = –ve implica absorción de potencia reactiva, es decir, está actuando como un inductor.
Y = +ve implica generación de potencia reactiva, es decir, está actuando como un condensador.
Modelado de una Red

Consideremos el sistema de dos barras como se muestra en la figura anterior.
Hemos visto ya que
La potencia generada en la barra i es

La demanda de potencia en la barra i es