Identification of weak areas in low-inertia power sysems with high shares of converter-based generation

Abstract

El reemplazo de generación sincrónica por tecnologías de generación conectadas con convertidores disminuye la robustez de los sistemas de potencia. Diversos desafíos técnicos aparecen con esta evolución, especialmente desde una perspectiva de frecuencia. Particularmente, investigaciones recientes han demostrado que una distribución espacial de la inercia desigual puede deteriorar el RoCoF local e incrementar oscilaciones locales de frecuencia. En este contexto, identificar áreas débiles de frecuencia surge como una tarea de seguridad críticia para superar estos problemas. Esta tesis propone una herramienta offline capaz de identificar automáticamente áreas débiles de frecuencia a partir de la información del despacho. Para esto, se ha implementado una metodología de seis etapas en el Sistema Eléctrico Nacional chileno. El desarrollo involucra primero identificar áreas coherentes de frecuencia y luego cuantificar su nivel de robustez a través del índice LEEII, que considera la distribución espacial de la inercia. Los resultados evidencian un correcto desempeño del LEEII y validan la herramienta propuesta. Además, se han derivado condiciones que podrían derivar en una activación indeseada de protecciones en términos de la métrica propuesta. En el caso del sistema y condiciones analizadas, un valor mínimo del LEEII de 5 s garantiza evitar la aparición de los problemas estudiados.