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7/23/2019 Control de Frecuencia y Potencia http://slidepdf.com/reader/full/control-de-frecuencia-y-potencia 1/37 CONTROL DE FRECUENCIA Y POTENCIA ACTIVA

Control de Frecuencia y Potencia

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Page 1: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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CONTROL DE FRECUENCIA YPOTENCIA ACTIVA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 237

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

4- Control Automaacutetico de Generacioacuten

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 337

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

4- Control Automaacutetico de Generacioacuten

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 437

Variacioacuten de la Demanda

700

800

900

)

Demanada del SIN (MW)

20

25

30

700

750

800

Demanda del SIN ndash Enero 2008

510

1520

10

20

30300

400

500

600

hoursdays

D e m a n d a

( M

Horas

D iacute a s

5 10 15 20

5

10

15

400

450

500

550

600

650

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Variacioacuten de la Demanda

983095983088983088983086983088983088

983096983088983088983086983088983088

983097983088983088983086983088983088

983107983157983154983158983137 983120983154983151983149983141983140983145983151 983123983141983149983137983150983137983148 983085 983105983281983151 983090983088983088983096

Demanda del SIN ndash Enero 2008

983091983088983088983086983088983088

983092983088983088983086983088983088

983093983088983088983086983088983088

983094983088983088983086983088983088

983088 983090983088 983092983088 983094983088 983096983088 983089983088983088 983089983090983088 983089983092983088 983089983094983088 983089983096983088

983117

983127

983112983151983154983137983155

983108983141983149983137983150983140983137 983123983141983149983137983150983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983105983139983156983157983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983091 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983092 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151

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Equilibrio entre la Demanda y la Generacioacuten

Turbina

Gobernador

G

Generador ValvulaInyector

Velocidad

Carga PL

Pm Pe

VaporAgua

Sistema Generador ndash Car a Aislada

Un sistema opera en reacutegimen permanente cuando la potenciamecaacutenica entrante al sistema desde las turbinas es igual a lapotencia eleacutectrica consumida por las cargas descontando las

peacuterdidas

Balance de Energiacutea en un Sistema Eleacutectrico

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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El Generador Sincroacutenico como Regulador de Potencia

Elementos principales del generador siacutencrono en el control defrecuencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control de frecuencia en el sistema eleacutectrico interconectado debeconseguir que

Se mantenga el equilibrio entre generacioacuten y demanda Se mantenga la frecuencia de referencia en el sistema

Se cumplan los compromisos de intercambio de energiacutea con las

Se mantenga la suficiente energiacutea de reserva Para cumplir estos objetivos el marco regulatorio debe organizar el

funcionamiento del sistema eleacutectrico para que su operacioacutencorresponda a un mercado de energiacutea competitivo Y el control defrecuencia-potencia se organiza en tres niveles primario secundario yterciario

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 937

Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un

margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores

segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas

El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de

Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

- on ro u om co e enerac n

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Modelo Generador - Carga

El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a

dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o

El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una

constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella

Diagrama de bloques del

generadorcarga

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Modelo del Primotor

El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica

de salida de la turbina

Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M

vaacutelvula primotor

P P sG∆

∆=)(

1

Central teacutermica de vapor con varias etapas

Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica

1+sdot

= s

sT

T τ

1

1

1

1)(

+sdot

+sdotsdotsdot

+sdot=

s

s

s

sG

RC

RC

T

T τ

τ α

τ

1

21)(

+sdot

sdotsdotminus=

s

s sG

H

H T

τ

τ

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Regulador de Velocidad Isoacutecrono

El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral

Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero

Esquema del ReguladorIsoacutecrono

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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa

Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia

La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm

Regulador Primario conEstatismo

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Estatismo Permanente

Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten

bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera

bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador

100ω

ωωR

o

FL NL times

minus=

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Estatismo Permanente

El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la

vaacutelvula y en la potencia de salida

Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo

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Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537

Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 2: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

4- Control Automaacutetico de Generacioacuten

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

4- Control Automaacutetico de Generacioacuten

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 437

Variacioacuten de la Demanda

700

800

900

)

Demanada del SIN (MW)

20

25

30

700

750

800

Demanda del SIN ndash Enero 2008

510

1520

10

20

30300

400

500

600

hoursdays

D e m a n d a

( M

Horas

D iacute a s

5 10 15 20

5

10

15

400

450

500

550

600

650

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 537

Variacioacuten de la Demanda

983095983088983088983086983088983088

983096983088983088983086983088983088

983097983088983088983086983088983088

983107983157983154983158983137 983120983154983151983149983141983140983145983151 983123983141983149983137983150983137983148 983085 983105983281983151 983090983088983088983096

Demanda del SIN ndash Enero 2008

983091983088983088983086983088983088

983092983088983088983086983088983088

983093983088983088983086983088983088

983094983088983088983086983088983088

983088 983090983088 983092983088 983094983088 983096983088 983089983088983088 983089983090983088 983089983092983088 983089983094983088 983089983096983088

983117

983127

983112983151983154983137983155

983108983141983149983137983150983140983137 983123983141983149983137983150983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983105983139983156983157983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983091 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983092 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 637

Equilibrio entre la Demanda y la Generacioacuten

Turbina

Gobernador

G

Generador ValvulaInyector

Velocidad

Carga PL

Pm Pe

VaporAgua

Sistema Generador ndash Car a Aislada

Un sistema opera en reacutegimen permanente cuando la potenciamecaacutenica entrante al sistema desde las turbinas es igual a lapotencia eleacutectrica consumida por las cargas descontando las

peacuterdidas

Balance de Energiacutea en un Sistema Eleacutectrico

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 737

El Generador Sincroacutenico como Regulador de Potencia

Elementos principales del generador siacutencrono en el control defrecuencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 837

Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control de frecuencia en el sistema eleacutectrico interconectado debeconseguir que

Se mantenga el equilibrio entre generacioacuten y demanda Se mantenga la frecuencia de referencia en el sistema

Se cumplan los compromisos de intercambio de energiacutea con las

Se mantenga la suficiente energiacutea de reserva Para cumplir estos objetivos el marco regulatorio debe organizar el

funcionamiento del sistema eleacutectrico para que su operacioacutencorresponda a un mercado de energiacutea competitivo Y el control defrecuencia-potencia se organiza en tres niveles primario secundario yterciario

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 937

Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un

margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores

segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas

El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de

Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1137

Modelo Generador - Carga

El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a

dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o

El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una

constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella

Diagrama de bloques del

generadorcarga

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1237

Modelo del Primotor

El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica

de salida de la turbina

Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M

vaacutelvula primotor

P P sG∆

∆=)(

1

Central teacutermica de vapor con varias etapas

Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica

1+sdot

= s

sT

T τ

1

1

1

1)(

+sdot

+sdotsdotsdot

+sdot=

s

s

s

sG

RC

RC

T

T τ

τ α

τ

1

21)(

+sdot

sdotsdotminus=

s

s sG

H

H T

τ

τ

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1337

Regulador de Velocidad Isoacutecrono

El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral

Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero

Esquema del ReguladorIsoacutecrono

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1437

Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa

Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia

La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm

Regulador Primario conEstatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1537

Estatismo Permanente

Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten

bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera

bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador

100ω

ωωR

o

FL NL times

minus=

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1637

Estatismo Permanente

El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la

vaacutelvula y en la potencia de salida

Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1737

Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2237

Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637

Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737

Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837

Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137

Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537

Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 3: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 337

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

4- Control Automaacutetico de Generacioacuten

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 437

Variacioacuten de la Demanda

700

800

900

)

Demanada del SIN (MW)

20

25

30

700

750

800

Demanda del SIN ndash Enero 2008

510

1520

10

20

30300

400

500

600

hoursdays

D e m a n d a

( M

Horas

D iacute a s

5 10 15 20

5

10

15

400

450

500

550

600

650

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 537

Variacioacuten de la Demanda

983095983088983088983086983088983088

983096983088983088983086983088983088

983097983088983088983086983088983088

983107983157983154983158983137 983120983154983151983149983141983140983145983151 983123983141983149983137983150983137983148 983085 983105983281983151 983090983088983088983096

Demanda del SIN ndash Enero 2008

983091983088983088983086983088983088

983092983088983088983086983088983088

983093983088983088983086983088983088

983094983088983088983086983088983088

983088 983090983088 983092983088 983094983088 983096983088 983089983088983088 983089983090983088 983089983092983088 983089983094983088 983089983096983088

983117

983127

983112983151983154983137983155

983108983141983149983137983150983140983137 983123983141983149983137983150983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983105983139983156983157983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983091 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983092 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 637

Equilibrio entre la Demanda y la Generacioacuten

Turbina

Gobernador

G

Generador ValvulaInyector

Velocidad

Carga PL

Pm Pe

VaporAgua

Sistema Generador ndash Car a Aislada

Un sistema opera en reacutegimen permanente cuando la potenciamecaacutenica entrante al sistema desde las turbinas es igual a lapotencia eleacutectrica consumida por las cargas descontando las

peacuterdidas

Balance de Energiacutea en un Sistema Eleacutectrico

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 737

El Generador Sincroacutenico como Regulador de Potencia

Elementos principales del generador siacutencrono en el control defrecuencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 837

Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control de frecuencia en el sistema eleacutectrico interconectado debeconseguir que

Se mantenga el equilibrio entre generacioacuten y demanda Se mantenga la frecuencia de referencia en el sistema

Se cumplan los compromisos de intercambio de energiacutea con las

Se mantenga la suficiente energiacutea de reserva Para cumplir estos objetivos el marco regulatorio debe organizar el

funcionamiento del sistema eleacutectrico para que su operacioacutencorresponda a un mercado de energiacutea competitivo Y el control defrecuencia-potencia se organiza en tres niveles primario secundario yterciario

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 937

Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un

margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores

segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas

El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de

Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1137

Modelo Generador - Carga

El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a

dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o

El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una

constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella

Diagrama de bloques del

generadorcarga

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Modelo del Primotor

El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica

de salida de la turbina

Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M

vaacutelvula primotor

P P sG∆

∆=)(

1

Central teacutermica de vapor con varias etapas

Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica

1+sdot

= s

sT

T τ

1

1

1

1)(

+sdot

+sdotsdotsdot

+sdot=

s

s

s

sG

RC

RC

T

T τ

τ α

τ

1

21)(

+sdot

sdotsdotminus=

s

s sG

H

H T

τ

τ

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1337

Regulador de Velocidad Isoacutecrono

El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral

Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero

Esquema del ReguladorIsoacutecrono

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1437

Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa

Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia

La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm

Regulador Primario conEstatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1537

Estatismo Permanente

Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten

bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera

bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador

100ω

ωωR

o

FL NL times

minus=

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1637

Estatismo Permanente

El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la

vaacutelvula y en la potencia de salida

Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1737

Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2237

Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637

Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137

Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537

Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 4: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 437

Variacioacuten de la Demanda

700

800

900

)

Demanada del SIN (MW)

20

25

30

700

750

800

Demanda del SIN ndash Enero 2008

510

1520

10

20

30300

400

500

600

hoursdays

D e m a n d a

( M

Horas

D iacute a s

5 10 15 20

5

10

15

400

450

500

550

600

650

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 537

Variacioacuten de la Demanda

983095983088983088983086983088983088

983096983088983088983086983088983088

983097983088983088983086983088983088

983107983157983154983158983137 983120983154983151983149983141983140983145983151 983123983141983149983137983150983137983148 983085 983105983281983151 983090983088983088983096

Demanda del SIN ndash Enero 2008

983091983088983088983086983088983088

983092983088983088983086983088983088

983093983088983088983086983088983088

983094983088983088983086983088983088

983088 983090983088 983092983088 983094983088 983096983088 983089983088983088 983089983090983088 983089983092983088 983089983094983088 983089983096983088

983117

983127

983112983151983154983137983155

983108983141983149983137983150983140983137 983123983141983149983137983150983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983105983139983156983157983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983091 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983092 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Equilibrio entre la Demanda y la Generacioacuten

Turbina

Gobernador

G

Generador ValvulaInyector

Velocidad

Carga PL

Pm Pe

VaporAgua

Sistema Generador ndash Car a Aislada

Un sistema opera en reacutegimen permanente cuando la potenciamecaacutenica entrante al sistema desde las turbinas es igual a lapotencia eleacutectrica consumida por las cargas descontando las

peacuterdidas

Balance de Energiacutea en un Sistema Eleacutectrico

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El Generador Sincroacutenico como Regulador de Potencia

Elementos principales del generador siacutencrono en el control defrecuencia

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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control de frecuencia en el sistema eleacutectrico interconectado debeconseguir que

Se mantenga el equilibrio entre generacioacuten y demanda Se mantenga la frecuencia de referencia en el sistema

Se cumplan los compromisos de intercambio de energiacutea con las

Se mantenga la suficiente energiacutea de reserva Para cumplir estos objetivos el marco regulatorio debe organizar el

funcionamiento del sistema eleacutectrico para que su operacioacutencorresponda a un mercado de energiacutea competitivo Y el control defrecuencia-potencia se organiza en tres niveles primario secundario yterciario

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 937

Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un

margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores

segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas

El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de

Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Modelo Generador - Carga

El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a

dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o

El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una

constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella

Diagrama de bloques del

generadorcarga

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Modelo del Primotor

El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica

de salida de la turbina

Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M

vaacutelvula primotor

P P sG∆

∆=)(

1

Central teacutermica de vapor con varias etapas

Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica

1+sdot

= s

sT

T τ

1

1

1

1)(

+sdot

+sdotsdotsdot

+sdot=

s

s

s

sG

RC

RC

T

T τ

τ α

τ

1

21)(

+sdot

sdotsdotminus=

s

s sG

H

H T

τ

τ

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulador de Velocidad Isoacutecrono

El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral

Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero

Esquema del ReguladorIsoacutecrono

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa

Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia

La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm

Regulador Primario conEstatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Estatismo Permanente

Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten

bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera

bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador

100ω

ωωR

o

FL NL times

minus=

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Estatismo Permanente

El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la

vaacutelvula y en la potencia de salida

Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 5: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 537

Variacioacuten de la Demanda

983095983088983088983086983088983088

983096983088983088983086983088983088

983097983088983088983086983088983088

983107983157983154983158983137 983120983154983151983149983141983140983145983151 983123983141983149983137983150983137983148 983085 983105983281983151 983090983088983088983096

Demanda del SIN ndash Enero 2008

983091983088983088983086983088983088

983092983088983088983086983088983088

983093983088983088983086983088983088

983094983088983088983086983088983088

983088 983090983088 983092983088 983094983088 983096983088 983089983088983088 983089983090983088 983089983092983088 983089983094983088 983089983096983088

983117

983127

983112983151983154983137983155

983108983141983149983137983150983140983137 983123983141983149983137983150983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983105983139983156983157983137983148 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983091 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151 983108983145983155983156983154983145983138983157983139983145983283983150 983092 983138983148983151983153983157983141983155 983085 983120983154983151983152983157983141983155983156983151

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Equilibrio entre la Demanda y la Generacioacuten

Turbina

Gobernador

G

Generador ValvulaInyector

Velocidad

Carga PL

Pm Pe

VaporAgua

Sistema Generador ndash Car a Aislada

Un sistema opera en reacutegimen permanente cuando la potenciamecaacutenica entrante al sistema desde las turbinas es igual a lapotencia eleacutectrica consumida por las cargas descontando las

peacuterdidas

Balance de Energiacutea en un Sistema Eleacutectrico

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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El Generador Sincroacutenico como Regulador de Potencia

Elementos principales del generador siacutencrono en el control defrecuencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control de frecuencia en el sistema eleacutectrico interconectado debeconseguir que

Se mantenga el equilibrio entre generacioacuten y demanda Se mantenga la frecuencia de referencia en el sistema

Se cumplan los compromisos de intercambio de energiacutea con las

Se mantenga la suficiente energiacutea de reserva Para cumplir estos objetivos el marco regulatorio debe organizar el

funcionamiento del sistema eleacutectrico para que su operacioacutencorresponda a un mercado de energiacutea competitivo Y el control defrecuencia-potencia se organiza en tres niveles primario secundario yterciario

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un

margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores

segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas

El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de

Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

- on ro u om co e enerac n

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Modelo Generador - Carga

El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a

dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o

El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una

constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella

Diagrama de bloques del

generadorcarga

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Modelo del Primotor

El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica

de salida de la turbina

Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M

vaacutelvula primotor

P P sG∆

∆=)(

1

Central teacutermica de vapor con varias etapas

Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica

1+sdot

= s

sT

T τ

1

1

1

1)(

+sdot

+sdotsdotsdot

+sdot=

s

s

s

sG

RC

RC

T

T τ

τ α

τ

1

21)(

+sdot

sdotsdotminus=

s

s sG

H

H T

τ

τ

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Regulador de Velocidad Isoacutecrono

El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral

Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero

Esquema del ReguladorIsoacutecrono

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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa

Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia

La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm

Regulador Primario conEstatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1537

Estatismo Permanente

Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten

bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera

bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador

100ω

ωωR

o

FL NL times

minus=

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1637

Estatismo Permanente

El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la

vaacutelvula y en la potencia de salida

Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1737

Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2237

Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637

Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737

Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837

Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137

Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537

Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 6: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 637

Equilibrio entre la Demanda y la Generacioacuten

Turbina

Gobernador

G

Generador ValvulaInyector

Velocidad

Carga PL

Pm Pe

VaporAgua

Sistema Generador ndash Car a Aislada

Un sistema opera en reacutegimen permanente cuando la potenciamecaacutenica entrante al sistema desde las turbinas es igual a lapotencia eleacutectrica consumida por las cargas descontando las

peacuterdidas

Balance de Energiacutea en un Sistema Eleacutectrico

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 737

El Generador Sincroacutenico como Regulador de Potencia

Elementos principales del generador siacutencrono en el control defrecuencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 837

Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control de frecuencia en el sistema eleacutectrico interconectado debeconseguir que

Se mantenga el equilibrio entre generacioacuten y demanda Se mantenga la frecuencia de referencia en el sistema

Se cumplan los compromisos de intercambio de energiacutea con las

Se mantenga la suficiente energiacutea de reserva Para cumplir estos objetivos el marco regulatorio debe organizar el

funcionamiento del sistema eleacutectrico para que su operacioacutencorresponda a un mercado de energiacutea competitivo Y el control defrecuencia-potencia se organiza en tres niveles primario secundario yterciario

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 937

Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un

margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores

segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas

El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de

Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1137

Modelo Generador - Carga

El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a

dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o

El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una

constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella

Diagrama de bloques del

generadorcarga

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1237

Modelo del Primotor

El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica

de salida de la turbina

Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M

vaacutelvula primotor

P P sG∆

∆=)(

1

Central teacutermica de vapor con varias etapas

Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica

1+sdot

= s

sT

T τ

1

1

1

1)(

+sdot

+sdotsdotsdot

+sdot=

s

s

s

sG

RC

RC

T

T τ

τ α

τ

1

21)(

+sdot

sdotsdotminus=

s

s sG

H

H T

τ

τ

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1337

Regulador de Velocidad Isoacutecrono

El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral

Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero

Esquema del ReguladorIsoacutecrono

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa

Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia

La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm

Regulador Primario conEstatismo

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Estatismo Permanente

Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten

bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera

bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador

100ω

ωωR

o

FL NL times

minus=

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Estatismo Permanente

El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la

vaacutelvula y en la potencia de salida

Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737

Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837

Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137

Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537

Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 7: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 737

El Generador Sincroacutenico como Regulador de Potencia

Elementos principales del generador siacutencrono en el control defrecuencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 837

Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control de frecuencia en el sistema eleacutectrico interconectado debeconseguir que

Se mantenga el equilibrio entre generacioacuten y demanda Se mantenga la frecuencia de referencia en el sistema

Se cumplan los compromisos de intercambio de energiacutea con las

Se mantenga la suficiente energiacutea de reserva Para cumplir estos objetivos el marco regulatorio debe organizar el

funcionamiento del sistema eleacutectrico para que su operacioacutencorresponda a un mercado de energiacutea competitivo Y el control defrecuencia-potencia se organiza en tres niveles primario secundario yterciario

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 937

Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un

margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores

segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas

El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de

Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1137

Modelo Generador - Carga

El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a

dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o

El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una

constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella

Diagrama de bloques del

generadorcarga

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1237

Modelo del Primotor

El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica

de salida de la turbina

Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M

vaacutelvula primotor

P P sG∆

∆=)(

1

Central teacutermica de vapor con varias etapas

Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica

1+sdot

= s

sT

T τ

1

1

1

1)(

+sdot

+sdotsdotsdot

+sdot=

s

s

s

sG

RC

RC

T

T τ

τ α

τ

1

21)(

+sdot

sdotsdotminus=

s

s sG

H

H T

τ

τ

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1337

Regulador de Velocidad Isoacutecrono

El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral

Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero

Esquema del ReguladorIsoacutecrono

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1437

Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa

Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia

La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm

Regulador Primario conEstatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Estatismo Permanente

Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten

bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera

bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador

100ω

ωωR

o

FL NL times

minus=

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1637

Estatismo Permanente

El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la

vaacutelvula y en la potencia de salida

Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1737

Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2237

Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

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Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

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Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 8: Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control de frecuencia en el sistema eleacutectrico interconectado debeconseguir que

Se mantenga el equilibrio entre generacioacuten y demanda Se mantenga la frecuencia de referencia en el sistema

Se cumplan los compromisos de intercambio de energiacutea con las

Se mantenga la suficiente energiacutea de reserva Para cumplir estos objetivos el marco regulatorio debe organizar el

funcionamiento del sistema eleacutectrico para que su operacioacutencorresponda a un mercado de energiacutea competitivo Y el control defrecuencia-potencia se organiza en tres niveles primario secundario yterciario

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 937

Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un

margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores

segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas

El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de

Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

- on ro u om co e enerac n

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Modelo Generador - Carga

El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a

dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o

El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una

constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella

Diagrama de bloques del

generadorcarga

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Modelo del Primotor

El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica

de salida de la turbina

Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M

vaacutelvula primotor

P P sG∆

∆=)(

1

Central teacutermica de vapor con varias etapas

Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica

1+sdot

= s

sT

T τ

1

1

1

1)(

+sdot

+sdotsdotsdot

+sdot=

s

s

s

sG

RC

RC

T

T τ

τ α

τ

1

21)(

+sdot

sdotsdotminus=

s

s sG

H

H T

τ

τ

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1337

Regulador de Velocidad Isoacutecrono

El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral

Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero

Esquema del ReguladorIsoacutecrono

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1437

Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa

Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia

La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm

Regulador Primario conEstatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1537

Estatismo Permanente

Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten

bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera

bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador

100ω

ωωR

o

FL NL times

minus=

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1637

Estatismo Permanente

El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la

vaacutelvula y en la potencia de salida

Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1737

Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2237

Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637

Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737

Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837

Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137

Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537

Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 9: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 937

Regulacioacuten Primaria Secundaria y Terciaria

El control primario se presenta de manera inmediata luego de undesequilibrio entre la generacioacuten y la demanda operando en un

margen de tiempo de entre 2 y 20 segundos Actuaacute de forma local encada generador siacutencrono atendiendo a la velocidad de giro del eje Larapidez de este control estaacute limitada por la propia inercia de losgeneradores

segundos y 2 minutos Actuacutea en el aacutembito del aacuterea de controlatendiendo a la frecuencia y al intercambio de potencia con las aacutereasvecinas

El control terciario opera en un margen de tiempo superior a 10minutos Actuacutea en el aacutembito de un sistema eleacutectrico extenso buscandoun reparto de cargas optimizado que asegure suficientes reservas deenergiacutea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de

Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1137

Modelo Generador - Carga

El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a

dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o

El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una

constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella

Diagrama de bloques del

generadorcarga

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1237

Modelo del Primotor

El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica

de salida de la turbina

Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M

vaacutelvula primotor

P P sG∆

∆=)(

1

Central teacutermica de vapor con varias etapas

Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica

1+sdot

= s

sT

T τ

1

1

1

1)(

+sdot

+sdotsdotsdot

+sdot=

s

s

s

sG

RC

RC

T

T τ

τ α

τ

1

21)(

+sdot

sdotsdotminus=

s

s sG

H

H T

τ

τ

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1337

Regulador de Velocidad Isoacutecrono

El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral

Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero

Esquema del ReguladorIsoacutecrono

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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa

Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia

La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm

Regulador Primario conEstatismo

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Estatismo Permanente

Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten

bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera

bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador

100ω

ωωR

o

FL NL times

minus=

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Estatismo Permanente

El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la

vaacutelvula y en la potencia de salida

Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737

Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837

Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137

Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537

Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 10: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de

Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1137

Modelo Generador - Carga

El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a

dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o

El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una

constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella

Diagrama de bloques del

generadorcarga

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1237

Modelo del Primotor

El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica

de salida de la turbina

Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M

vaacutelvula primotor

P P sG∆

∆=)(

1

Central teacutermica de vapor con varias etapas

Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica

1+sdot

= s

sT

T τ

1

1

1

1)(

+sdot

+sdotsdotsdot

+sdot=

s

s

s

sG

RC

RC

T

T τ

τ α

τ

1

21)(

+sdot

sdotsdotminus=

s

s sG

H

H T

τ

τ

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulador de Velocidad Isoacutecrono

El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral

Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero

Esquema del ReguladorIsoacutecrono

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1437

Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa

Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia

La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm

Regulador Primario conEstatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Estatismo Permanente

Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten

bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera

bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador

100ω

ωωR

o

FL NL times

minus=

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1637

Estatismo Permanente

El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la

vaacutelvula y en la potencia de salida

Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1737

Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

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Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 11: Control de Frecuencia y Potencia

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Modelo Generador - Carga

El conjunto eje - turbina de ungenerador sincroacutenico gira sometido a

dos pares opuestos el par mecaacutenicoTm aportado desde la turbina tiende aacelerar el eje mientras el par electromagneacutetico Te ejercido en elentrehierro del generador tiende arenar o

El diagrama de bloques querepresenta el sistema generador ndashcarga considera un tiempo dearranque mecaacutenico (M = 2H) y una

constante de amortiguamiento de lacarga (D) que es una constante querelaciona la variacioacuten de frecuenciacon el incremento de potencia debidoa ella

Diagrama de bloques del

generadorcarga

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1237

Modelo del Primotor

El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica

de salida de la turbina

Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M

vaacutelvula primotor

P P sG∆

∆=)(

1

Central teacutermica de vapor con varias etapas

Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica

1+sdot

= s

sT

T τ

1

1

1

1)(

+sdot

+sdotsdotsdot

+sdot=

s

s

s

sG

RC

RC

T

T τ

τ α

τ

1

21)(

+sdot

sdotsdotminus=

s

s sG

H

H T

τ

τ

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulador de Velocidad Isoacutecrono

El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral

Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero

Esquema del ReguladorIsoacutecrono

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1437

Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa

Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia

La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm

Regulador Primario conEstatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Estatismo Permanente

Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten

bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera

bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador

100ω

ωωR

o

FL NL times

minus=

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Estatismo Permanente

El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la

vaacutelvula y en la potencia de salida

Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2237

Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637

Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737

Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837

Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137

Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537

Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 12: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1237

Modelo del Primotor

El primotor que impulsa un generador puede ser una turbina de vapor o una hidroturbina El modelo del primotor debe relacionar la posicioacutende la vaacutelvula que regula el flujo de vapor o agua y la potencia mecaacutenica

de salida de la turbina

Central teacutermica de vapor sin recalentamiento M

vaacutelvula primotor

P P sG∆

∆=)(

1

Central teacutermica de vapor con varias etapas

Central hidroeleacutectrica - Turbina hidraacuteulica

1+sdot

= s

sT

T τ

1

1

1

1)(

+sdot

+sdotsdotsdot

+sdot=

s

s

s

sG

RC

RC

T

T τ

τ α

τ

1

21)(

+sdot

sdotsdotminus=

s

s sG

H

H T

τ

τ

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1337

Regulador de Velocidad Isoacutecrono

El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral

Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero

Esquema del ReguladorIsoacutecrono

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1437

Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa

Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia

La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm

Regulador Primario conEstatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1537

Estatismo Permanente

Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten

bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera

bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador

100ω

ωωR

o

FL NL times

minus=

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1637

Estatismo Permanente

El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la

vaacutelvula y en la potencia de salida

Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1737

Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137

Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537

Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 13: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1337

Regulador de Velocidad Isoacutecrono

El control de velocidad actuacutea conla sentildeal de error de la velocidadgenerando una sentildeal de controlque modifica la potenciamecaacutenica de la turbina en lacentral

Ante un error negativo de lafrecuencia el regulador aumentala potencia mecaacutenica aplicadasobre el eje lo cual tiende areducir el error de frecuencia Elefecto integrador del regulador hace que el reacutegimen permanentese alcance cuando el error defrecuencia es cero

Esquema del ReguladorIsoacutecrono

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1437

Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa

Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia

La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm

Regulador Primario conEstatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1537

Estatismo Permanente

Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten

bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera

bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador

100ω

ωωR

o

FL NL times

minus=

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1637

Estatismo Permanente

El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la

vaacutelvula y en la potencia de salida

Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1737

Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2237

Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637

Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737

Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837

Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137

Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537

Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 14: Control de Frecuencia y Potencia

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Regulador con caracteriacutestica frecuencia-potencianegativa

Para permitir que variosgeneradores participen en elcontrol primario de frecuenciadentro de un mismo sistema seaplica en cada uno de ellos unacaracteriacutestica frecuencia-potencia

La constante R es la quedetermina la caracteriacutestica delregulador en reacutegimenpermanente La constante R seconoce como estatismo de ungenerador y es igual a la relacioacutenentre el incremento relativo develocidad ∆ωr y el incrementorelativo de potencia de salida ∆Pm

Regulador Primario conEstatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Estatismo Permanente

Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten

bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera

bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador

100ω

ωωR

o

FL NL times

minus=

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Estatismo Permanente

El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la

vaacutelvula y en la potencia de salida

Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

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Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537

Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 15: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1537

Estatismo Permanente

Potencia Velocidad FrecuenciaRegulacioacuten

bull El estatismo permanente (R) sedetermina de la siguientemanera

bull Caracteriacutestica Velocidad-Estatismo delGobernador

100ω

ωωR

o

FL NL times

minus=

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1637

Estatismo Permanente

El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la

vaacutelvula y en la potencia de salida

Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1737

Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2237

Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637

Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737

Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837

Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137

Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 16: Control de Frecuencia y Potencia

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Estatismo Permanente

El estatismo puede expresarse en valores unitarios o porcentuales Por ejemplo un estatismo del 5 significa que un incremento defrecuencia del 5 provoca un incremento del 100 en la apertura de la

vaacutelvula y en la potencia de salida

Respuesta dinaacutemica de ungenerador con estatismo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

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httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537

Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 17: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1737

Generadores en Paralelo

Si dos oacute mas generadores que cuentan con estatismo permanente ensus gobernadores son conectados a un SEP ellos tendraacuten una uacutenicafrecuencia y compartiraacuten la responsabilidad de estabilizar el sistema

ante una variacioacuten en la carga Para garantizar un comportamientoigual de la demanda en proporciones de las especificacionesnominales de las maquinas es evidente que la caracteriacutestica develocidad-estatismo deben ser ideacutenticas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1837

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2237

Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637

Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737

Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837

Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137

Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria deFrecuencia

- on ro u om co e enerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

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77

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Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

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Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 19: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 1937

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Seguacuten la informacioacuten del CNDCdel sistema eleacutectrico actualizadoa Enero 2008 la representacioacutenlineal del regulador de velocidad(Gobernador) de la unidadhidroeleacutectrica Huaji 1 del

Zongo es por medio del modeloestandarizado IEEEG2 Elmodelo IEEEG2 del gobernador asociado al sistema hidraacuteulicolineal es el siguiente

Modelo IEEEG2 del Reguladorde Velocidad

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2237

Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637

Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737

Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837

Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137

Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537

Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 20: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2037

Sistema Generador - Carga Aislada Unidad Huaji 1

Utilizando la herramienta computacional MATLABSIMULINK sepuede simular el comportamiento de la unidad Huaji 1 suministrandoenergiacutea a una carga aislada cuando se produce un incremento en la

carga

Variacioacuten de

la Carga

05Potencia

de Referencia

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina

1

736s+05

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

RespuestaFrecuencia y Potencia

-K-

Potencia Base

25

Ganancia Gobernado1R

(1+u)50

Frecuencia Base

Sistema Generador - Barra Infinita UnidadHidroeleacutectrica Huaji 1

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2137

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737

Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837

Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137

Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 21: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

46

47

48

49

50

F r e c u e n c i a [ H

z ]

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 2001Y 4902

0 5 10 15 20 25 30Tiempo [s]

0 5 10 15 20 25 306

810

12

14

16

18

Tiempo [s]

P o

t e n c i a [ M W ]

POTENCIA MECAacuteNICA

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2237

Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637

Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737

Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837

Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137

Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537

Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 22: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2237

Sistema de Interconexioacuten de dos Aacutereas

Cada aacuterea es representadamediante una fuente de tensioacuteninterna detraacutes de una reactanciaequivalente El flujo de potenciaactiva a traveacutes de la liacutenea deunioacuten es

Linealizando alrededor del puntode equilibrio inicial definido por

δ1o y δ2o

Esquema de un sistema con dos

aacutereas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2337

Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637

Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 23: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta a un incremento de Carga Sistema Generador -Carga Aislada Unidad Huaji 1

Sistema de Regulacioacuten Primaria de dos AacutereasEleacutectricas

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 24: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2437

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Hipoacutetesis del estudio

El sistema eleacutectrico de La Paz o Sistema Norte puede ser representado

a traveacutes de dos aacutereas eleacutectricas conformadas por las instalacionespertenecientes a las empresas de generacioacuten COBEE e HB queconforman el parque generador del Sistema Norte

Considerando que la produccioacuten de HB cubre la demanda de los

retira energiacutea del SIN a traveacutes de Electropaz en el nodo Kenko El par sincronizante de la liacutenea Pichu ndash Kenko se determinara considerandoal nodo Kenko como una barra infinita para una potencia inyectada enel nodo Kenko de 75 MW con fp de 095 valor admitido en lascondiciones de desempentildeo miacutenimo del SIN

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2537

Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2637

Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2737

Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837

Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137

Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537

Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 25: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Regulacioacuten Primaria del sistema eleacutectrico de La Pazconformado por dos aacutereas

Valvula Piloto

Valvula de Distribucioacuten

Servomotor

Principal

Control Integral

Ymax

Ymin

Variacioacuten dela Carga HB

-K--1268s+1

0634s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina HB

1

2448s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga HB

RespuestaFrecuencia

y Potencia HB

Potenciade Referencia

HB

100

PotenciaBase HB

1s

1s

1s

1s

(1+u)50

Frecuencia Base HB

-K-

Control Proporcional

001s

005s+1

Control Derivativo

-K-

1Tp

-K-

1Tg

-K-

1Tdv

Potencia TransportadaLT Chuquiaguillo - Kenko

Variacioacuten dela Carga COBEE

-04s+1

02s+1

Sistema HidraulicoPenstockTurbina COBEE

1

9788s+2

Sistema Electrico-MecaacutenicoGeneradorCarga COBEE

212s+1

0478s +961s+12

Servomotor Gobernador IEEEG2

Respuesta Frecuencia yPotencia de Transferencia

Aacuterea Norte

RespuestaFrecuencia

y Potencia COBEE

Potenciade Referencia COBEE

100

PotenciaBase LP

100

PotenciaBase COBEE

-K-

Par Sinconizante LTChuquiaguillo - Kenko

1s

f(u)

Frecuencia Base LP

(1+u)50

Frecuencia Base COBEE

-K-

EstatismoPermanente HB

-K-

EstatismoPermanente COBEE

Representacioacuten delSistema Eleacutectrico de La Paz

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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

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Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

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Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 26: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta de la Frecuencia del Sistema Norte a causa dela peacuterdida de 14 MW

4995

50

5005

501

X 9026

FRECUENCIA DEL SISTEMA

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100496

4965

497

4975

498

4985

499

Tiempo (s)

F r e c u e n c i a

( H z )

Datos Registrados (Medidos)

Datos de Simulacioacuten en computadora

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837

Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 27: Control de Frecuencia y Potencia

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Respuesta de Frecuencia y Potencia en la liacutenea deInterconexioacuten

497

498

499

50

F r e c u e n c i a ( H z )

FRECUENCIA DEL SISTEMA

X 4905Y 4991

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500496

Tiempo (s)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 50073

74

75

76

77

78

Tiempo (s)

P o t e n

c i a ( M W )

TRANSFERENCIA DE LA LIacuteNEA PICHU - KENKO

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837

Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

Centro Nacional de Despacho de Carga

Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3437

Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

Centro de Despacho de Carga (CDC)

34 de 47

Supervisioacuten y ControlRedespacho Supervisioacuten y ControlSupervisioacuten y ControlRedespachoRedespacho

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3537

Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3637

Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 28: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2837

Anaacutelisis de la desviacioacuten de la Frecuencia en ReacutegimenPermanente

La desviacioacuten de la frecuencia en reacutegimen permanente se determina enbase a la aplicacioacuten del teorema de valor final a la funcioacuten detransferencia del sistema Gobernador ndash Turbina

Generalizando la expresioacuten anterior para n generadores en paralelo

A partir de este desarrollo se define el paraacutemetro β llamado

caracteriacutestica de respuesta en frecuencia del aacuterea (AFCR) o respuestaestaacutetica en frecuencia del aacuterea

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 2937

Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3037

Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3137

Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3237

Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3337

La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

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Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

DISTRIBUIDORES

3

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Reportes Maniobras F V Anaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecAnaacutelisis ElecManiobras F VManiobras F VReportesReportes

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

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httpslidepdfcomreaderfullcontrol-de-frecuencia-y-potencia 3737

Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 29: Control de Frecuencia y Potencia

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Anaacutelisis de la desviacioacuten del flujo de potencia ensistemas interconectados en Reacutegimen Permanente

El error de flujo de potencia entre aacutereas en reacutegimen permanente es

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

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Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

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Sistema Interconectado Nacional

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Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

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130 MW130 MW

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140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

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Iacutendice1- Introduccioacuten

2- Modelo del Control de Frecuencia

3- Regulacioacuten Primaria de Frecuencia

5- Control Automaacutetico deenerac n

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Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

∆fi Sensor de frecuencia Barras del Generador

RED

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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

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Introduccioacuten

Los objetivos principales delcontrol automaacutetico de la

generacioacuten (Automatic generationcontrol AGC) son la regulacioacutende la frecuencia al valor nominalespecificado y mantener el

Controlador P-f

∆fi

Vapor ∆Pci

aacutereas al valor programadomediante el ajuste de la potenciade salida de los generadoresseleccionados

Vaacutelvula Mecanismo

de de control de admisioacuten la vaacutelvula

Generador

Maacutequina motriz ∆PGi+j∆QGi

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bull Seguridad operativa

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y de respaldo

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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

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Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Norte

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Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

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Mazo Cruz Urubo

Sucre

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130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

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10 MW

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Objetivos del Control Automaacutetico de Generacioacuten

bull Operacioacuten econoacutemica del sistema

bull Seguridad operativa

bullCalidad de frecuencia y voltaje Estaciones de

Trabajo deSistema SCADAy de aplicativos

Sistemas de comunicacioacuten puacuteblicared privada y celulares

Bases de datos

para aplicativos ySCADA

Servidores principales

y de respaldo

3

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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

Operacioacuten Integrada recursos del SINOperacioacuten segura confiable y econoacutemica

Frecuencia del SINTensioacuten STI

CENTRO NACIONAL DE DESPACHO

TRANSMISORES

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Supervisioacuten activos propios o delegadosEjecucioacuten de maniobras

Operacioacuten de sus plantas generadoras

Planeacioacuten y operacioacutenactivos propios o delegados

Calidad STIDisponibilidad deactivos

Cumplir despacho

Calidad servicio

GENERADORES

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

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La Ley Ndeg 1604 de 21 de diciembre de 1994 definioacute lasresponsabilidades de los diferentes agentes

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

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Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

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Anaacutelisis del Control Automaacutetico de Generacioacuten

Para hacer el error de la frecuencia igual a cero se debe incluir uncontrol integral al gobernador que ajuste el valor de la potencia deentrada del generador

El Error de Aacuterea de Control (ACE) que tiene una componente

proporcional al error de los intercambios de potencia comprometidoscon esa aacuterea Esta sentildeal de error se introduce despueacutes a un integrador para garantizar que se van a variar las potencias de entrada a losgeneradores hasta que el error del aacuterea sea cero El ACE se definecomo

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Sistema Troncal de Interconexioacuten (STI)

7232019 Control de Frecuencia y Potencia

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Sistema Interconectado Nacional

Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

140 MW PotosiRegioacuten Oruro

Sud

San Joseacute Santivantildeez

10 MW

Page 37: Control de Frecuencia y Potencia

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Guaracachi

Regioacuten

Norte

Regioacuten

Oriental Regioacuten

Sucre

Aranjuez

Regioacuten Central

Regioacuten Sur

Mazo Cruz Urubo

Sucre

Karachipampa

VintoCarrasco Punutuma

130 MW130 MW

20 MW

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Sud

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