Modelamiento dinámico de estabilidad a pequeña señal

Abstract

Los sistemas eléctricos de potencia (SEP) cada día se encuentran más exigidos, en tanto el crecimiento de la demanda últimamente aumenta a mayor tasa que las inversiones en el rubro. Esto ha obligado a que la operación de estos sea cada vez más cerca de sus límites de estabilidad. Verificar la respuesta en el tiempo de un sistema dinámico tan grande, a la vez para miles de perturbaciones posible resulta una tarea titánica, por lo cual el análisis transitorio de estabilidad se reserva solo para contingencias críticas. En cambio, para las contingencias de menor importancia y que pueden calificar dentro de la categoría de perturbación, basta con un análisis de estabilidad de pequeña señal. Los estudios de pequeña señal permiten identificar los modos de oscilación para todo un conjunto de perturbaciones pequeñas, con un menor esfuerzo computacional, aunque a costa de una menor precisión. Reconocer los modos de oscilación de un sistema permite identificar aquellos inestables o de bajo amortiguamiento, para así tomar decisiones de inversión en transmisión que mejoren esta situación, pero incluso, últimamente se está utilizando el reconocimiento modal para la ejecución de acciones en tiempo real que permitan controlar las oscilaciones, por lo que el estudio de pequeña señal aún resulta ser un campo con aplicaciones industriales relevantes, sobre todo ahora que los sistemas de comunicaciones permiten recopilar la información de toda la red de manera rápida y confiable. En este trabajo se busca en primer lugar, validar la utilización de los modelos de pequeña señal, comparando la respuesta transitoria de sistemas de prueba contra la linealización del mismo. Luego, se procede a identificar las variables más relevantes y que aportan en mayor medida a las oscilaciones e inestabilidades del sistema, para finalmente aplicar un estudio de análisis modal a un caso real, mediante el modelamiento simplificado del Sistema Interconectado Central chileno. En este contexto, se analiza el escenario presente, y un escenario con nuevas inversiones en transmisión, para verificar si existe algún impacto en los modos de oscilación naturales del sistema. Además se estudia el efecto de la variación en el escenario de generación, incrementando la diferencia angular entre barras del sistema. Por último, se incluye un análisis de sensibilidad para todos los casos estudiados, determinando la ubicación del valor propio de menor amortiguación en el plano complejo, frente a contingencias e inversiones en elementos serie de la red de trasmisión. Los resultados concluyen que el efecto de la red de transmisión es acotado en mejorar la estabilidad, impactando solo de manera puntual a algunos valores propios, pudiendo una misma acción (inversión o contingencia) empeorar o mejorar el amortiguamiento de las oscilaciones electromecánicas.