Un Nuevo Índice de Predicción de Colapso para el Análisis de Estabilidad de Voltaje y la Clasificación de Contingencias en Sistemas Eléctricos
La inestabilidad de tensión es un fenómeno grave que puede ocurrir en un sistema de potencia debido a condiciones críticas o estresantes. Para prevenir el colapso de tensión causado por dicha inestabilidad, es necesario un pronóstico preciso del colapso de tensión para la planificación y operación del sistema de potencia. Este artículo propone un nuevo índice de predicción de colapso (NCPI) para evaluar las condiciones de estabilidad de tensión del sistema de potencia y las condiciones críticas de las líneas. Se investiga la efectividad y aplicabilidad del índice propuesto en los sistemas IEEE 30-nudos y IEEE 118-nudos, y se compara con los índices existentes bien conocidos (L mn, FVSI, LQP, NLSI y VSLI) bajo varias operaciones del sistema de potencia para validar su practicidad y versatilidad. El estudio también presenta supuestos de sensibilidad de los índices existentes y analiza su impacto en la predicción del colapso de tensión. Los resultados muestran la superioridad del índice propuesto en la estimación precisa de la máxima capacidad de carga y en la predicción de las líneas críticas, barras débiles y áreas débiles en redes medianas y grandes durante diversas operaciones de carga y contingencias.
1.Introducción.
La inestabilidad de tensión es uno de los problemas significativos en el sistema eléctrico que debe considerarse para asegurar la transferencia de potencia a los consumidores. Debido al continuo aumento de la carga eléctrica, el sistema de potencia actual requiere urgentemente instalaciones seguras de transmisión de potencia. Desde un punto de vista ambiental y económico, resulta desafiante instalar nuevas líneas de transmisión. Además, la situación se vuelve más compleja con la creciente penetración de energías renovables. El desafío más crucial que enfrenta la red es la sobrecarga en las líneas de transmisión, lo que resulta en un gran descenso de tensión, lo cual puede causar un colapso de tensión debido a la sobrecarga en las líneas. En este caso, la línea entra en un estado crítico, y el sistema puede colapsar incluso ante pequeñas perturbaciones. El colapso de tensión lleva a la salida de una línea del sistema cuando la carga excede el límite permitido. Posteriormente, la salida de la línea del sistema aumenta el flujo de potencia en otras líneas, potencialmente causando salidas consecutivas de las líneas y conduciendo al apagón de toda la red.
2.Índices de Estabilidad de Tensión (VSIs).
Los VSIs se utilizan como herramientas de medición para determinar si un sistema es estable o no. Existen muchos métodos para la evaluación de la estabilidad de tensión que se han sugerido en la literatura. Tres categorías de VSIs son clasificadas: VSIs de línea, VSIs de barra y VSIs generales. La clasificación de los VSIs, puede agruparse en cuatro tipos: (1) índices basados en variables de línea; (2) índices basados en variables de barra; (3) índices basados en la matriz Jacobiana; y (4) índices basados en Unidades de Medida de Fasores (PMU). Los índices basados en la matriz Jacobiana pueden identificar los puntos de colapso de tensión y determinar el margen de estabilidad.
3.Índice Novel de Predicción de Colapso Propuesto NCPI.
La formulación del índice LQP se basa en ignorar completamente la resistencia de la línea. Esto lleva a predicciones erróneas de colapso. Este índice también ignora la dirección relativa del flujo de potencia activa en relación con el flujo de potencia reactiva. Para evitar estos inconvenientes, se formula un mejorado Índice Novel de Predicción de Colapso (NCPI) basado en ignorar parcialmente la resistencia de la línea de transmisión, teniendo en cuenta los impactos del flujo de potencia activa y reactiva en la estabilidad de tensión del sistema.
4.Análisis de Estabilidad de Tensión Basado en NCPI.
El objetivo principal del análisis de estabilidad de tensión es determinar los puntos de colapso de tensión, la máxima capacidad de carga, las barras débiles y las líneas críticas utilizando el índice propuesto NCPI. La estabilidad de tensión generalmente tiene una alta sensibilidad a la carga de potencia reactiva. Por lo tanto, se determina la carga de potencia reactiva pesada en cada barra particular para identificar las barras débiles y las líneas críticas.
5.Clasificación y Análisis de Contingencias Basado en NCPI.
Los resultados muestran la línea más sensible o crítica debido a un corte de línea o interrupción de una unidad de generación, que tiene el valor de NCPI más alto entre las líneas. La línea más crítica es elegible para ser interrumpida del servicio debido a un corte de línea. En este caso, ocurrirá una serie de cortes de línea si los operadores no realizan correcciones a tiempo.
Fuente: IEEE Xplore
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