PF_PSSE

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ESTUDIOS DE FLUJO DE CARGAS CON PSS/E

Análisis estático de sistemas eléctricos

Análisis estático de sistemas eléctricos 2

Flujo de cargas con PSS/E

1. Crear un caso2. Introducción de datos

� Nudos� Cargas� Generación (Plantas y Generadores)� Líneas� Transformadores

3. Solución del flujo de cargas

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Análisis estático de sistemas eléctricos 3

Crear un caso con PSS/E

1. Iniciar el programa PSS/E con la opción PSSTME (PowerFlow).

2. Para crear un nuevo caso, en la pantalla inicial del programa seleccionamos File => New

3. Hay tres opciones:� Crear caso de red � Crear caso de red y diagrama� Crear diagrama

4. Una vez elegida la opción, se introduce el dato de la potencia base: Sbase= 100 MVA (habitualmente)

5. Una vez creado el caso podemos pasar a introducir los datos.

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Introducción de datos

Al abrir PSS/E aparece una pantalla similar a la que se muestra en la figura 2.

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Análisis estático de sistemas eléctricos 5

Introducción de datos

� Antes de empezar a introducir los datos del caso:

� Asegurarse de que las opciones definidas por defecto son las correctas. Para cambiar opciones entrar en el menú Misc => Change program settings(OPTN).

� Por ejemplo, se puede comprobar que la frecuencia del sistema es 50 Hz en el apartado Base frequency.

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Nudos (pestaña Buses)

� Bus Number

� Bus Name

� Base kV: Tensión base de cada nudo. Imprescindible.

� Los campos de Owner, Zone, Area, indican, en sistemas con muchos nudos, el propietario, zona donde se encuentra, y área. Por defecto, el valor 1.

� Code: Código que define el tipo de nudo del sistema: � 1 : nudo de carga (PQ).� 2 : nudo de generación (PV).� 3 : nudo balance u oscilante.� 4 : nudo desconectado o aislado.

Por defecto se considera nudo de carga (Code = 1).

Introducción de datos

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Nudos

� G-Shunt (MW) y B-Shunt (Mvar): Conductancia y susceptancia de dispositivos conectados al nudo de forma fija (condensadores y reactancias).

� Voltaje (pu) y Angle (deg)

� Los campos (G-Neg (pu), B-Neg (pu), G-Zero (pu), B-Zero(pu)) son datos de las secuencias negativa y cero, que para el flujo de cargas no interesan.

Introducción de datos

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Cargas (pestaña Loads)

1. Bus Number, Bus Name: Indican el nudo al que estáconectada la carga.

2. Id: Permite diferenciar entre varias cargas conectadas a un mismo nudo. El valor por defecto es 1.

3. Los campos Area, Zone y Owner no son necesarios en nuestro caso. Aparecerán los valores por defecto.

4. Status: Representa el estado de conexión o desconexión de la carga. Por defecto está marcado, lo que indica que la carga está conectada al nudo.

5. La demanda (carga) puede modelarse atendiendo a tres criterios distintos:

� Potencia constante: (Pload (MW), Qload (MVAR))� Corriente constante: (IPload (MW), IQload (MVAR))� Admitancia constante: (YPload (MW), YQload (MVAR))

Introducción de datos

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Generación (pestañas Machines y Plants)

Pestaña Machines:

1. Bus Number, Bus Name: el nudo al que está conectado el generador.

2. Id: código identificativo del grupo3. Status: estado del grupo generado (on/off)r4. PGen (MW), QGen (Mvar): Potencia generada.5. Pmin, Pmax: límites de potencia activa (-9999 y 9999,

por defecto)6. Qmin, Qmax: límites de potencia reactiva.

Introducción de datos

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Generación

Pestaña Plants:

1. Bus Number, Bus Name

2. PGen (MW), QGen (Mvar): potencia generada.3. Qmin, Qmax: Límites de potencia reactiva.4. Vsched (pu), Remote Bus Number: Consigna de

tensión y nudo de regulación. Por defecto se asigna una consigna de 1 p.u. Si la central regula su propia tensión se asigna el valor cero en Remote Bus Number.

5. Voltage (pu): Tensión en el nudo, en valores por unidad.6. RMPCT: Porcentaje de potencia reactiva necesaria para

mantener la tensión de consigna en el bus controlado por el generador. Por defecto se asigna el valor 100.

Introducción de datos

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Líneas (pestaña Branches)1. From Bus, To Bus, From Bus Name, To Bus Name:

nudos entre los que está conectada la línea.2. Id: Código identificativo del circuito, ya que una línea

puede tener varios circuitos. Por defecto, vale “1”.3. Line R (pu), Line X (pu), Charging (pu): parámetros

del modelo π de la línea (resistencia Rij, reactancia Xij y susceptancia total Bch), en valores por unidad.

4. Status: Indica si la línea está conectada o desconectada. 5. Metered: Nudo al que se asignan las pérdidas de la línea.

Por defecto es el nudo origen (bus From).6. Rate A, Rate B, Rate C (MVA): Límites de capacidad de

transporte de la línea en varios niveles (A, B o C). 7. Line G From (pu), Line G To (pu), Line B From (pu),

Line B To (pu): Servirían para modelar condensadores o reactancias conectados a los extremos de la línea.

Introducción de datos

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Transformadores (pestaña 2-winding Transy 3-winding Trans)

1. From Bus, To Bus, From Bus Name, To Bus Name: nudos entre los que está conectada la línea.

2. Id: Código identificativo del circuito, ya que una línea puede tener varios circuitos. Por defecto, vale “1”.

3. Status: Indica si el trafo está conectado o desconectado. 4. Metered: Nudo al que se asignan las pérdidas de la línea.

Por defecto es el nudo origen (bus From).5. Winding 1 Side: ubicación del devanado primario del

transformador (en el bus From o en el To). 6. Winding I/O Code: Indica las unidades de la relación de

transformación: en p.u. de la tensión base del devanado, o en kV. Por defecto se asigna p.u.

Introducción de datos

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Transformadores7. Impedance I/O Code: Código de selección de la forma en la

que se introducen los datos de impedancia del transformador:� Resistencia y reactancia en p.u. en la base del sistema. Es la opción

por defecto.� Resistencia y reactancia en p.u. en la base del transformador

(potencia nominal y tensión nominal del transformador).� Pérdidas del transformador en vatios, e impedancia en p.u.,

considerando como potencia base la especificada para el transformador y como tensión base la nominal.

8. Admittance I/O Code: Código de selección de la forma en la que se introducen los datos de la rama de magnetización:

� Conductancia y susceptancia en valores p.u. referidos a los valores base del sistema. Es la opción asignada por defecto.

� Pérdidas del ensayo en vacío en vatios y corriente de vacío en p.u., considerando como potencia base la especificada para el tranfo y como tensión base la nominal del devanado primario.

Introducción de datos

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Transformadores9. R (pu o Watts), X (pu): Resistencia y reactancia del trafo, en

las unidades seleccionadas en Impedance I/O Code.10. Mag. G, Mag. B: Parámetros de la rama de magnetización e las

unidades seleccionadas por Admittance I/O Code.11. Rate A (MVA), Rate B (MVA), Rate C (MVA): Límites de carga

del transformador en varios niveles (A, B o C). 12. Winding MVA: Potencia base del transformador. Por defecto se

asigna la potencia base del sistema.13. Wnd 1 Ratio (pu or kV), Wnd 2 Ratio (pu or kV): Ratio del

cambiador de tomas en los devanados primario y secundario, en las unidades seleccionadas mediante Winding I/O Code.

14. Wnd 1 Nominal kV, Wnd 2 Nominal kV: Tensión nominal del devanado primario y secundario. Por defecto se asigna el valor 0: los valores de tensión base de los nudos entre los que se conecta.

Introducción de datos

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Análisis estático de sistemas eléctricos 15

Transformadores

15.Wnd 1 angle (degrees): Ángulo de desfase del transformador. Por defecto se asigna 0º.

16.Control Mode: Modo de control del transformador:� sin control, es decir, con tomas en posición fija, � control de tensión (es el modo de control habitual cuando el

transformador tiene cambio de tomas automáticas), � control de potencia reactiva, � control de potencia activa y � control de líneas DC.

17.Controlled Bus: por defecto se asigna 0 excepto en los transformadores que efectúen regulación de tensión.

18.Tap Positions: Número de tomas del cambiador. Por defecto se asigna el valor 33.

Introducción de datos

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Transformadores

17.Rmax (pu or deg), Rmin (pu or deg): Definen los límites superior e inferior de:

� La relación de transformación, en p.u., de la tensión nominal del devanado primario, o la tensión del primario en kV.

� El ángulo de desfase del transformador cuando controla el flujo de potencia activa.

18.Vmax (pu, MW, or MVAR), Vmin (pu, MW, or MVAR): Definen los límites superior e inferior de:

� La tensión de consigna en el nudo controlado, en p.u., cuando el transformador efectúa un control de tensión.

� El flujo de potencia activa cuando se activa el control de la misma.

� El flujo de potencia reactiva cuando se activa su control.

1. ….

Introducción de datos

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Análisis estático de sistemas eléctricos 17

La siguiente ruta permite resolver el flujo de cargas (PF):Power Flow => Solution => Solve (NSOL/FNSL/FDNS/GSLV/MSLV)

PSS/E resuelve un PF utilizando distintos algoritmos:� Métodos de Newton-Raphson:

� Newton-Raphson (Full Newton-Raphson - FNSL)� Newton-Raphson desacoplado (Decoupled Newton-Raphson

- NSOL)� Newton-Raphson desacoplado rápido (Fixed slope decoupled Newton-Raphson - FDNS)

� Métodos de Gauss-Seidel:� Gauss-Seidel (SOLV)� Gauss-Seidel Modificado (Modified Gauss-Seidel – MSLV)

� Continua

Solución del flujo de cargas

Análisis estático de sistemas eléctricos 18

En los cuadros de diálogo que aparecen es posible:� Ajustar las tomas y el ángulo de fase de los

transformadores (Tap adjustment y Adjust phase shift, o Adjust taps),

� Controlar el intercambio de potencia entre áreas (Areainterchange control),

� Considerar los límites de potencia reactiva de los generadores (VAR limits o Ignore VAR limits),

� Aplicar un perfil plano de tensiones como estimación inicial (Flat start),

� Efectuar el ajuste de tomas de corriente continua (AdjustDC taps) o ajustar las baterías de condensadores y bobinas (Adjust switched shunts).

Solución del flujo de cargas

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Análisis estático de sistemas eléctricos 19

Es posible obtener un resumen del caso antes de resolver el flujo de cargas mediante:

Powerflow => List Data => By category = Powerflow => Case summary

Una vez resuelto el flujo de cargas, para ver los resultados generamos un informe:

Power Flow => Reports => Bus based reports. => Go

Este informe muestra los resultados del PF: tensiones de los nudos, ángulos, generación y demanda en cada nudo, flujo de potencia activa y reactiva hacia otros nudos a través de las líneas y/o transformadores (nudo From →

nudo To).

Solución del flujo de cargas

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Una vez obtenida la solución del PF, con la opción Limit checkingreports, del menú Power Flow => Reports, es posible:

� Comprobar la existencia de líneas y/o trafos sobrecargados (Branches).

� Comprobar la presencia de nudos con valores de tensión fuera de un determinado intervalo (Out-of-limit bus voltage).

� Obtener las condiciones de carga y de tensión en los nudos generadores (Generator bus).

� Evaluar el nivel de generación de potencia reactiva de los generadores, con respecto a los límites establecidos por la curva de funcionamiento para la potencia activa generada (Reactive capability).

� Obtener las condiciones de tensión en los nudos cuyo valor de tensión es controlado por generadores, transformadores, baterías de condensadores, etc. (Regulated buses).

� …

Solución del flujo de cargas