COMPORTAMIENTO DE LOS AEROGENERADORES … · Ganancia = 3 Cursor-A Cursor-B Cursor-(A-B) ... la...

51
1 1 COMPORTAMIENTO DE LOS AEROGENERADORES FRENTE COMPORTAMIENTO DE LOS AEROGENERADORES FRENTE A HUECOS DE TENSIÓN EN EL PUNTO DE CONEXIÓN COMÚN A HUECOS DE TENSIÓN EN EL PUNTO DE CONEXIÓN COMÚN (PCC), DEBIDO A CORTOCIRCUITOS POLIFÁSICOS EN LA RED (PCC), DEBIDO A CORTOCIRCUITOS POLIFÁSICOS EN LA RED DE TRANSPORTE ( 66, 132, 220 Y 400KV) DE TRANSPORTE ( 66, 132, 220 Y 400KV) PUNTO DE CONEXIÓN COMÚN PCC Zc PARQUE EÓLICO R ω V (KV) φ 3 KV Q P SS.EE

Transcript of COMPORTAMIENTO DE LOS AEROGENERADORES … · Ganancia = 3 Cursor-A Cursor-B Cursor-(A-B) ... la...

11

COMPORTAMIENTO DE LOS AEROGENERADORES FRENTECOMPORTAMIENTO DE LOS AEROGENERADORES FRENTE

A HUECOS DE TENSIÓN EN EL PUNTO DE CONEXIÓN COMÚNA HUECOS DE TENSIÓN EN EL PUNTO DE CONEXIÓN COMÚN

(PCC), DEBIDO A CORTOCIRCUITOS POLIFÁSICOS EN LA RED (PCC), DEBIDO A CORTOCIRCUITOS POLIFÁSICOS EN LA RED

DE TRANSPORTE ( 66, 132, 220 Y 400KV)DE TRANSPORTE ( 66, 132, 220 Y 400KV)

PUNTO DECONEXIÓNCOMÚN

PCC

Zc

PARQUEEÓLICO

V (KV)φ3 KV

Q

P

SS.EE

22

COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS

((SS.EESS.EE), FRENTE A PÉRDIDAS DE GENERACIÓN/CARGAS), FRENTE A PÉRDIDAS DE GENERACIÓN/CARGAS

** SUBSISTEMAS DE PROTECCIONES ELÉCTRICAS **

a.a.--A partir de la medida de la potencia.A partir de la medida de la potencia.-- Control Control dinámico de estabilidad.dinámico de estabilidad.b.b.--Control a partir de la medida de la frecuencia.Control a partir de la medida de la frecuencia.--Protección de Protección de subfrecuenciasubfrecuencia..

33

G1S1(MVA)

TC1

D1

TR1

4/20mA

TC2

D2

TCn

Dn

4/20mA4/20mA

TR2 TRn

G2S2(MVA)

GnSn(MVA)

CV1 CV2 CVn

DL1

M

TM

EDG1EDGn

EDG2SD1 SDnSD2

BD1 BDnBD2

4/20mA

CV1

V

V V

V

EDL1

DL2 CV1

V

EDL2

DLN CV1

V

EDLk

L2Lk

4/20mA

KV

M1,M2,Mn

EA

ED

SD

TX/RX

RAM

EEPROM

uP

BUS DEDATOS

BUS DEDIRECC.

BUS DECONTROL

BF

RFHACIA/DESDEDESP. CENTR.

TRC

CONTROL DINÁMICO DE ESTABILIDAD

∑=

∑=

∑=

=−I

i

J

j

K

kkPLjsaPgi

1 1 1

44

ADQUISICIÓN DE DATOSADQUISICIÓN DE DATOS

0S)1( −nS 1S

Ig1

PGn

PG1

Ign

PL1

PLk

IL1

Igk

Multiv. REGISTRDE CONTR

AD

INICIOCONVERS.

n-bit

REGCONT

P-A

P-B

P-C

MULTICONVA/D

E/D

SD(MANDOS)

SD1

SDk

TX

RXuP

RAM

EEPROM

USART

TX

RX

MODEM

1PBG

0Dg

PBGn1PGPGn

1PLPLk

)1( −nDg

0PL)1( −nPL

2PL3PL

1PL2PL

Mcargas

Mgenerad.

ED1

EDj

+

+

HACIAE/D

FINCONV

E/A

INTERFA

55

ESQUEMA SUBFRECUENCIAESQUEMA SUBFRECUENCIA

MODO A

ta

ta

1P

Fs ( )A ( )B ( )C X

x

Fs= Frecuenciadel sistema

G1A G2A

G3A G4B

G1B G2B

MEDIDAHz

ASISTEMA −BSISTEMA −

1L

2L

V

1C

2C Cn

CARGASCn2C1C =,,

ta = Umbral de ajusteP = Pendiente (Hz/seg)

Hz

1Fa

2Fa

nFa

( )1( )2

( )3

Hz60/50

( )1p

( )2p

( )3p

tata

ta

)(segt

EP.

Fa = Frecuencia ajuste

o de referencia

Fa

F∆

F∆F∆<<

F∆<<

KtF =×∆

)(segt

)(segt

TR

TR = Transductor Hall

66

DETECTOR DE FRECUENCIA (RELÉ DE FRECUENCIA)DETECTOR DE FRECUENCIA (RELÉ DE FRECUENCIA)

COMPARADOR

NAND

GENERADOR INTEGRADORSALIDA

UNIDAD DE MEDIDA DE FRECUENCIA

DIAGRAMA DE BLOQUES

RC

UJT

+

2N

+1A

tr

MULTIVIBRADORMONOESTABLEMULTIVIBRADOR

BIESTABLE

1PREFV+

MULTIVIBRADORMONOESTABLE

Y

t

t

V

CR ×

TIEMPO DEREFERENCIA

Hz

)(segt

1f2f

.// segHz1dtdf ≥

fs

BANDA DEHISTERESISfn

Hz6050 / P∆

AMPLIACION AUTOMATICABANDA DE HITERESIS

1t2t

tn

CRt ×=

V

2N

V+ R

C1N1N

2N

V+R

C1N

77

Vo

( )msegt

SALIDACOMPARADOR

SALIDA MULTIVIBRADORBIESTABLE

SEÑAL DEL SIST. ELECTRICO

Hz60/50

trefSALIDA MONOESTABLETIEMPO DE REFERENCIA

SALIDA DELMONOESTABLE

MEDIDA DE LA FRECUENCIA INDUSTRIAL(PROTECCION DE SUBFRECUENCIA)

EVOLUCION DE LAS SEÑALES DE LA UNIDAD DE MEDIDA

SALIDA DE LA PUERTA NAND

Tiempo de

coincidencia

SALIDA DEL INTEGRADOR

1T 2T

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−⋅=

⋅− t1

e1AVc τ

J. Torres S.11.10.03

88

COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS FRENTECOMPORTAMIENTO DINÁMICO DE LOS SISTEMAS ELÉCTRICOS FRENTEA CORTOCIRCUITOS TRIFÁSICOS EN LA RED DE TRANSPORTEA CORTOCIRCUITOS TRIFÁSICOS EN LA RED DE TRANSPORTE

A.A.-- SELECTIVIDAD CON RELÉS DE SOBREINTENSIDAD Y CON RELÉS DE SELECTIVIDAD CON RELÉS DE SOBREINTENSIDAD Y CON RELÉS DE SOBREINTENSIDAD DIRECCIONAL.SOBREINTENSIDAD DIRECCIONAL.

B.B.-- SELECTIVIDAD EN LA RED DE TRANSPORTE CON RELÉS DE DISTANCIA.SELECTIVIDAD EN LA RED DE TRANSPORTE CON RELÉS DE DISTANCIA.--PROBLEMÁTICA DE LA SEGUNDA ZONA O SEGUNDO ESCALÓN.PROBLEMÁTICA DE LA SEGUNDA ZONA O SEGUNDO ESCALÓN.--PROTECCIÓN DIFERENCIAL LONGITUDINALPROTECCIÓN DIFERENCIAL LONGITUDINAL..

C.C.-- JUSTIFICACIÓN DE LOS HUECOS DE TENSIÓN DE 500mseg.JUSTIFICACIÓN DE LOS HUECOS DE TENSIÓN DE 500mseg.

99

R1A

D1A

F1

D2A

R2A

DB

R1B

D2B

R2B

D1DC

D2DD

D3DE

D1BDA

DA

INTERCONEXIÓN-01

INTERCONEXIÓN-02

A B F2

F3

D5DG

D4DF

ZA

ZB1

ZBn

Geq-AGeq-B

R1A

D1A

D2A

R2A

DB

R1B

D2B

R2B

D1DC

D2DD

D3DE

D1B DA

DA

INTERCONEXIÓN-01

INTERCONEXIÓN-02

AB F2

F3

D5DG

D4DF

ZA ZB1

ZBn

Geq-AGeq-B

A.- Falta dentro de la interconexión

B.- Falta fuera de la interconexión:

AQ BQ

>I

DB

>>I

( )ti ( )ti

(Mandos)

AQ

AQ

DB

10

Protección de sobreintensidad

AND

aa //52

2Rd

2EptcB

1OAFilterPasBand

2OAAmplifierGainVariable

4:3 OAOAWaveFull

Bridge−

5−OADetectorLevel

Vcc+Vcc+

5OAIntegrator

Is

Is

Tpr V

Ip

1P1S

R

Bd

D

0−nN yY

11

TELEPROTECCIÓN

1A

TX

RX

1NOR

1C 1DAR1

2A 2NOR

2C 2DBR1

TX

RX

4A

TX

RX

4NOR

4C 4DAR2

3A 3NOR

3C 3DBR2

TX

RX

AD1

AD2 BD2

BD1tcA1 tcB1

tcA2 tcB2

INTERCONEXIÓN-1

INTERCONEXIÓN-2

1R

4R

2R

3R

1F

1L

2L

12

kk

Huecos por arco

BORNA DEFECTUOSA

Aisladorde apoyo

Modificación

Oxidación

Oxidación

13

jhjPASATAPAS CAPACITIVO CORRESPONDIENTE

A LA FASE AFECTADA ( FASE-S)

Brida

Última aleta de porcelana Aro o Anillo de porcelana

Defectoexterno

Base Metálica (Aluminio)

Toma de prueba o para la medidadel voltaje de la línea

Se trata de un conmutador de dosposiciones: puesta a tierra/Medida Toma para la puesta a tierra

Aislador de porcelana

Lado de línea a 220kV

Zonas muy afectadas

14

bfnf

( ) .146.2min AmpI picoS =−23,4600/538.2 ==x

FASE-VSEN FALTA

FASE-VR

FASE-VT

DESCENTRADO DE LA FORMA DE ONDA

IR

IS

IT

IN

Corriente de neutro

FASE EN FALTA

Tiempo prefalta

Inicio arranqueoscilo

Cursor-B

Cursor-A

Tiempo de despeje de la falta: 60mseg.

Ganancia = 4

Ganancia = 5

Ganancia = 3

Cursor-ACursor-B

Cursor-(A-B)

( ) .978.1 AmpI RMS =

15

SELECTIVIDAD EN LA RED DE TRANSPORTE CON RELÉS DE DISTANCIA

KV66

KV220KV220

KV66φ3

DBD1

mstms 40112 <<mstms 5002400 <<

mstms 8003400 <<

1t

1t

2t3t

2t 3t

1G

2G

Gn

2t3t

CENTRAL-A

CENTRAL-B

3t2t

1t

1G

Gn

DBD2

DAD1

DAD2%901%85 << XL),%(1202 BAXL ≅

φ3

1F

2F

D1DB= Distancia1-Dirección Barras-B

AT1

AT2

BT1

BT2

MVA100

MVA100

1t

φ3 Escenarios Principales

φ3

mst 90min1 =mst 120max1 =mst 300min2 =mst 500max2 =

CES −.

( )A

φ3

AQBQ

16

I∆ I V

V F

I V

V F

1P 2P 1P 2P

φ3

1F

V∆ V∆

0≅V

IA

I∆

IB

FV FVMODEM MODEM

BF

AF

BF

AF

SEÑ

AL

DE

BLO

QU

EO

SEÑ

AL

DE

BLO

QU

EO

DETDET

ABARRAS − BBARRAS −KV220 KV220

DETECTOR DERUIDO DETECTOR DE

RUIDO

msTdisparo 90≤

1I

1V2V012( ≠−=∆ III

2I

1V

QA QB

BANDAPASA −BANDAPASA −

PROTECCIÓN DIFERENCIAL LONGITUDINAL

ZA

ATR −

2F

1V

2V

3F

+

+2I Zd 1I

( )12 IIZdVd −⋅=

Zf Zf

012( =−=∆ III

2V

2V

17

Concepto de Protección Diferencial

Situación normal

ELEMENTOPROTEGIDO

1P 2P

1S 2S

1I 2I

1'I2'I

1P

1'I 2'I

∗ ∗

1D 2D

1B 2B

I∆

⇒2'1' II = 0=∆I

Defecto externo

ELEMENTOPROTEGIDO

1P 2P

1S 2S

1I 2I

1'I

2'I

1P

1'I 2'I

∗ ∗

1D 2D

1B 2B

I∆

2P

⇒ 0=∆I2'1' II =

18

Concepto protección diferencial

Defecto interna con alimentación simple

ELEMENTOPROTEGIDO

1P 2P

1S 2S

1I 2I

1'I02' =I

1P

1'I 2'I

∗ ∗

1D 2D

1B 2B

I∆

2P

⇒2'1' II = 0=∆I

Defecto interno con alimentación doble

ELEMENTOPROTEGIDO

1P 2P

1S 2S

1I

2I

1'I

2'I

1P

1'I 2'I

∗ ∗

1D 2D

1B 2B

I∆

2P

⇒2'1' II = 0=∆I

19

BANDA LATERAL ÚNICA CON PORTADORA SUPRIMIDA/ATENUADA (BLU)

AF

BF

MODEM

1L

1C

2L

2C

3L 4L AF

BF

MODEM

AD

PA

CµUSART

MEM

( )tI1

AD

PA

Cµ USART

MEM

( )tI 2

KHz48040 ÷

0ωωω −0 ωω +0

virtual

1TR

KV220 KV2203C 4C

Hz60/50)(MVAS

( )tI1( )tI 2

( )[ ] ( )[ ]{ }φωωφωω +⋅++−⋅⋅= − ttKVm00

coscos1

L 0ZZr

ω

%10=UkMVAS 100=

KHz4100 +KHz4100 −

dB11+ dB11+

( )φω +⋅= tXmtX cos)(

( ) tYmtY 0cosω⋅=

⎪⎭

⎪⎬⎫

⎪⎩

⎪⎨⎧

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +−−+++⋅= tttKVd ωφωωφωω cos202cos02cos2

BANDA LATERAL ÚNICA CON PORTADORA SUPRIMIDA (B.L.U)

2020

RECOMENDACIONES POR PARTE DE LA EMPRESA RECOMENDACIONES POR PARTE DE LA EMPRESA DE TRANSPORTE ELÉCTRICO DE TRANSPORTE ELÉCTRICO R.E.ER.E.E

A.A.-- EVOLUCIÓN DEL VOLTAJE EN EL PUNTO DE CONEXIÓN COMÚN EVOLUCIÓN DEL VOLTAJE EN EL PUNTO DE CONEXIÓN COMÚN P.C.CP.C.C..

B.B.-- EVOLUCIÓN DE L CORRIENTE REACTIVA EN EL EVOLUCIÓN DE L CORRIENTE REACTIVA EN EL P.C.CP.C.C..

21

EVOLUCIÓN DEL HUECO DE TENSIÓN EN EL PUNTO DE CONEXIÓN COMÚN (PCC)

1

0.8

0.2

0 0.5 1 15

0.95

Tensión

(pu)

Tiempo (seg.)

Duración de la falta Despeje de

la falta

Punto de comienzo de la perturbación

0.95 pu

ZONA TENDENTE

A LA DESCONEXIÓN POR

SOBREVELOCIDAD

REDUCCIÓN DE LA

POTENCIA REACTIVA

GENERADA

AUMENTO DEMANDA

DE REACTIVA

UnU /

DEFECTOS EN

SEGUNDA

ZONA

PRIMERA ZONA

ACTUACIÓN PROTECCIÓN

FALLO INTERRUPTOR

pu85,0

DEMANDA/GENERACIÓN

REACTIVA DESDE/HACIA

EL PCC

Defecto en la red de transporte 66/132/220/400KV

Pérdida de

generación

eólica

22

1

0.5 0.85

0.9

Ireactiva / Inominal (pu)

0

Tensión en el punto de

conexión a la red (pu)

Generación de Reactiva

Consumo de Reactiva

No se puede consumir potencia reactiva, hasta que la tensión de la red en el punto de conexión no se haya repuesto hasta el 85% de la tensión nominal.

UnU /

InIr / FLUJO DE POTENCIA REACTIVA

DEFECTO MANTENIDO

EN LA RED DE

TRANSPORTEDEFECTO

DESPEJADO

P.C.C

P.C.C

2323

RECOMENDACIONES POR PARTE DE LA PLATAFORMARECOMENDACIONES POR PARTE DE LA PLATAFORMAEMPRESARIAL EÓLICA (EMPRESARIAL EÓLICA (P.E.EP.E.E))

A.A.-- COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE LOS PARQUES EÓLICOS COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE LOS PARQUES EÓLICOS ANTERIORES A LA INSTRUCCIÓN TÉCNICA COMPLEMENTARIA (ANTERIORES A LA INSTRUCCIÓN TÉCNICA COMPLEMENTARIA (I.T.CI.T.C). ). PARQUES EÓLICOS ANTIGUOS.PARQUES EÓLICOS ANTIGUOS.

COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE LOS PARQUES EÓLICOS COMPORTAMIENTO DINÁMICO DE LOS PARQUES EÓLICOS POSTERIORES A LA POSTERIORES A LA I.T.CI.T.C. NUEVO PARQUES EÓLICOS. NUEVO PARQUES EÓLICOS..

24

“PARQUES EÓLICOS ANTIGUOS”

**PROPUESTA DE LA P.E.E**

UnU / EVOLUCIÓN DEL VOLTAJE EN EL PCC

a.- Los aerogeneradores no deben desconectar de la red dentro del área limitada por la curva U=f(t).

b.- Mínimo de 300mseg después de la caída de tensión durante lo cual se permitiría el consumo de potencia“activa” y “reactiva”.

c.- Mínimo de 500mseg. después “del comienzo del restablecimiento” de la tensión durante lo cual sepermitiría el consumo de potencia“activa” y “reactiva”.

Restablecimientodel voltaje

pu95,0

2,0

8,00,1

0,0 5,0 0,1 15

seg3,0

seg5,0

( )A( )B

)(segt

)(segt

Generación + Q

Demanda - Q

300mseg en los que se permite el Consumo de potencia activa y reactiva.

500mseg en los que se permite el Consumo de potencia activa y reactiva.

25

“NUEVOS PARQUES EÓLICOS”**PROPUESTA DE LA P.E.E**

a.- Los aerogeneradores no deben desconectar de la red dentro del área limitada por la curva U=f(t).

b.- Máximo de 200mseg inmediatamente después del comienzo de la perturbación durante el cual se permitirá el consumo de potencia “activa”.

c.- Máximo de 400mseg. después del despeje de la falta durante el cual se permitirá el consumo de potencia “activa” y “reactiva”.

UnU / EVOLUCIÓN DEL VOLTAJE EN EL PCC

Restablecimientodel voltaje

pu95,0

2,0

8,00,1

0,0 5,0 0,1 15

)(segt

)(segt

msg400

( )A( )B

Generación + Q

Demanda - Q

QP /200msg

400mseg en los que se permite elConsumo de potencia reactiva.

200mseg. en los que se permite el consumo de potencia activa.

2626

SIMULACIONES PRELIMINARES CON EL SIMULINK DE MATLABSIMULACIONES PRELIMINARES CON EL SIMULINK DE MATLAB

ESCENARIO Nº-01

a.- Sin recuperación del voltaje en el PCC (Recuperación vertical)

b.- Sin compensación dinámica de la potencia reactiva.

c.- Con sólo un aerogenerador de potencia nominal: 2,3MW

d.- Con regulación de la carga (Active Stall)

e.- Compensación del factor de potencia en el PCC con 1.350KVAr (FP=1)

ESCENARIO Nº-02

a.- Con recuperación del voltaje en el PCC (Recuperación con pendiente)

b.- Con compensación dinámica de la potencia reactiva: Q = 1.080 KVAr

c.- Con sólo un aerogenerador de potencia nominal: 2,3MW

d.- Con regulación de la carga (Active Stall)

e.- Compensación del factor de potencia en el PCC con 1.350KVAr (FP=1)

2727

SIMULACIONES PRELIMINARES CON EL SIMULINK DE MATLABSIMULACIONES PRELIMINARES CON EL SIMULINK DE MATLAB

** ESCENARIO-Nº-01 **

a.a.-- Sin recuperación del voltaje en el PCCSin recuperación del voltaje en el PCC

b.b.-- Sin compensación dinámica de la potencia reactiva.Sin compensación dinámica de la potencia reactiva.

c.c.-- Con sólo un aerogenerador de potencia nominal: P = 2,3MWCon sólo un aerogenerador de potencia nominal: P = 2,3MW

Con regulación de la potencia de la turbina (ControlCon regulación de la potencia de la turbina (Control--P)P)

2828

S = 2,6MVA

Simulation data

Data for the grid equivalent used in the fault scenarios:Sk = 1000MVAX/R = 4The fault impedance is adjusted to determine the voltage duringthe fault scenarios.

P, Q, and S at 33KV connection pointU at 33KV connection point

Generator speed

Q = 1350KVAr

Pn =2,3 MW∆ Y

29

Comportamiento dinámico aerogenerador síncrono con rotor en corto circuito

rpmWs 500.1=MTAT / 1D

1T

PUNTO DE CONEXIÓNCOMÚN(P,C.C)

SS.EEEQUIVALENTE

R Xj

UnU /

t0t 1t

2,0

2t

0,18,0

RECUPERACIÓN

KVArQrt 430.2=

KVAr90KVAr90 KVAr90

27

MW3,2PCC

MVAScc 000.1= 4/ =RX

φ3

Zcc

VIQP

,,

VIQP

,,

V690%8=Ucc

rKVAQr 350.11cos

1 =⇒≅φ

KVArQr 080.12 =12 QrQrtQr −=

Qr

2D

KV33

pu1

kW

2,0

5,0

75,0

( )stiempo6,00,0 0,2

6,04,1 4,2

0,5

pu6.0

9,0

NUU /

kVArkVArx 350.19015 =

Control de potencia (Active Stall)

1-Protección de sobrevelocidadValor de arranque: 1,06Ws: 1.590rpmTiempo de disparo: 0,460s

2.-Protección de sobrevoltaje (baterías)Valor de arranque:

50/51

Tp Tp

Tm

Tm

Tp

NU2,1

Tt Tt

3D

Control bateríasa.- Control por voltajeb.- ,, ,, factor de potenciac,.- ,, ,, potencia reactiva

Zl

59.- Máx.voltaje

27.- Mínimvolta

81.-Max. frec

MVAST 6,2=

11−nDy

50/5150/51N

30

Con compensación del factor de potencia: Batería de 1.350KVAr: 15x90KVArSin rampa de recuperación para el voltaje en el PccSin compensación dinámica Con control de” P”(Active Stall)

.500mseg

Volt944.2623000.33

.500mseg

.500mseg

**ESCENARIO Nº-01**

31

Con compensación del factor de potencia: Batería de 1.350KVAr: 15x90KVArSin rampa de recuperación para el voltaje en el PccSin compensación dinámica Con control de” P”(Active Stall)

MW3,2

MW3,21×

Qg

Demanda de reactiva

mseg500

mseg650

ms200

segH 3,5=

ϕcos

Potencia Aparente

Potencia de Cortocircuito en el Pcc = 1.000MVA

ESCENARIO Nº-01

32

567.1

Protección de SobrevelocidadAjuste:Wr=1,06xWs ; Ws=1.500 rpmWr (Arranque)=1.590 rpmTemporiz. Adicional: ta=460mseg.

“NO DESCONECTA”

Con compensación del factor de potencia: Batería de 1.350KVAr: 15x90KVArSin rampa de recuperación para el voltaje en el PccSin compensación dinámica Con control de” P”(Active Stall)

**ESCENARIO Nº-01**

33

Protección de SobrevelocidadAjuste:Wr=1,06xWs ; Ws=1.500 rpmWr (Arranque)=1.590 rpmTemporiz. Adicional: ta=460mseg.

Con compensación del factor de potencia: Batería de 1.350KVAr: 15x90KVArSin rampa de recuperación para el voltaje en el PccSin compensación dinámica Con control de” P”(Active Stall)

Zona deSobrevelocidad

mstd 800≅

( )A ( )B

“DESCONECTA PORSOBREVELOCIDAD”

].[626.1 RPM

tatd >

**ESCENARIO Nº-01**

3434

SIMULACIONES PRELIMINARES CON EL SIMULINK DE MATLABSIMULACIONES PRELIMINARES CON EL SIMULINK DE MATLAB

** ESCENARIO-Nº-02 **

a.a.-- Con recuperación del voltaje en el PCCCon recuperación del voltaje en el PCC

b.b.-- Con compensación dinámica de la potencia reactiva: Q = 1.Con compensación dinámica de la potencia reactiva: Q = 1.080KVAr080KVAr

c.c.-- Con sólo un aerogenerador de potencia nominal: P = 2,3MWCon sólo un aerogenerador de potencia nominal: P = 2,3MW

Con regulación de la potencia de la turbina (ControlCon regulación de la potencia de la turbina (Control--P)P)

Potencia de cortocircuito en el PCC: Potencia de cortocircuito en el PCC: SccScc = 1.000 MVA= 1.000 MVA

35

ANÁLISIS FUNDAMENTALES

Aerogenerador de: 2.300KWKVArQ 430.2080.1350.1 =+=

Considerando la rampa de recuperación del voltaje en el P.C.C.

La compensación dinámica de 1.80KVAr se conecta a los 0,1seg, y desconecta a los 2seg. Ambas temporizaciones contadas a partir del inicio de la falta.

Con compensación del factor de potencia: Batería de 1.350KVAr: 15x90KVArCon rampa de recuperación para el voltaje en el PccCon compensación dinámica en1.80KVArCon control de” P”(Active Stall)

Potencia de cortocircuito en el Pcc = 1.000MVA

ESCENARIO Nº-02

36

Con compensación del factor de potencia: Batería de 1.350KVAr: 15x90KVArCon rampa de recuperación para el voltaje en el PccCon compensación dinámica en1.80KVArCon control de” P”(Active Stall)

ms500

seg4,2≅

up.25,0

KVUa 9023

110=⋅=

KVUb 9023

110=⋅=

KVUc 9023

110=⋅=

./27 segKV≅β

25,0

0,1

0,0 5,0 5,1 5,2 0,3 )(t

UnU /

5,2

KVV 5,220 =

ESCENARIO Nº-02

37

Aerogenerador de Pn = 2,3MW

Con compensación del factor de potencia: Batería de 1.350KVAr: 15x90KVArCon rampa de recuperación para el voltaje en el PccCon compensación dinámica en1.080KVArCon control de” P”(Active Stall)

MW3,2

s5,0

s9.0

segtr 5,2=

puUnU 0,1/ =

Aumentogeneración

Pérdida degeneración

MWP 3,2=

Potenciaaparente

S=2,35MVA

Recuperación

+

Propuesta P.E.EMVArQ 5,0=

ConsumoMVAr3,4

MVA5,4

**ESCENARIO Nº-02**

kVArste 080.11,0 ⇒=02 =⇒= Qdinsts

3838

ANÁLISIS FUNDAMENTALES CON EL PROGRAMA PSS/EANÁLISIS FUNDAMENTALES CON EL PROGRAMA PSS/E

** ESCENARIO Nº-01 **

a.- Con recuperación del voltaje en el PCC ( barras de 132 KV)

b.- Con control de la potencia de la turbina ( control-P)

c.- Sin compensación dinámica de la potencia reactiva.

d.- Compensación del factor de potencia en el PCC: 1cos ≅ϕ

** ESCENARIO Nº-02 **

a.- Con recuperación del voltaje en el PCC ( barras de 132 KV)

b.- Con control de la potencia de la turbina ( control-P)

c.- Con compensación dinámica de la potencia reactiva.

d.- Compensación del factor de potencia en el PCC:

PARQUE EÓLICO DE: 40X2,3MW

39

MW0.0

MVAr9,67−

MW0,92

MVAr3,53−

nQ

MW923,240 =×

MVAr35,140/3,53 ≅

ESQUEMA UTILIZADO PARA LOS ANÁLISIS FUNDAMENTALE CON EL PSS/E

CAPACIDAD DE AGUANTE DE LOS GENERADORES ASÍNCRONOS ANTE HUECOS DE VOLTAJE EN EL PCC

Parque eólico formado por 40 generadores asíncronos con rotor en cortocircuitocon una potencia unitaria de 2,3MW, y un voltaje nominal de 0,69KV.La potencia reactiva unitaria necesaria para la compensación con factor de potencia próximo ala unidad es de: Q=1.350KVAr

1Q

1D

02,1=Vg

GE( )90002

MVArnominQ 2,97)( =MVAr2,9743,240 =×

1TR

2TR 3TR

KVUn 69,0=

COLECTOR

upU .004,1=

PCCGEQ

KVUn 20=upU .000,1=KVUn 132=

upU .000,1=KVUn 400=

MVA

SGEQ100

=MVASTR 1041 =

MW9,91

MVAr6,14

MW2,91−

MVAr8−

MW3,91

MVAr8

MW3,91−

MVAr0,0−

MW3,91

MVAr0,0

3,91−

3,0

3,91−

3,0

MVASTR 3303 =MVASTR 1252 =

( )2 ( )3

( )4

ELSPEC

UnU /1

2,0

8,0

)(segt0,0 5,0 0,1

pu95,0

.15segt ≅

MEDIDAS:Medida de la potencia reactiva consumida o generada y del voltaje en el punto de conexión común (PCC).Medida del grado de sobrevelocidad alcanzado por la turbina y de la potencia mecánica

0,1

2,0

9,0

)(segt0,0

5,0 85,0

Generaciónde reactiva

Consumode

reactiva

InIr /EER ..EER ..

PARQUE EÓLICO

GE

4040

ANÁLISIS FUNDAMENTAL CON EL PROGRAMA PSS/EANÁLISIS FUNDAMENTAL CON EL PROGRAMA PSS/E

** ESCENARIO Nº-01 **

a.- Con recuperación del voltaje en el PCC ( barras de 132 KV)

b.- Con control de la potencia de la turbina ( control-P)

c.- Sin compensación dinámica de la potencia reactiva.

d.- Compensación del factor de potencia en el PCC:

41

RESULTADOS CON CONTROL DE LA POTENCIA (P) DE LA TURBINASIN COMPENSACIÓN DINÁMICA DE LA POTENCIA REACTIVA Análisis Fundamentales

Evolución delvoltaje en el Pcc

Evolución delvoltaje en la

barra (2) (Colector)

Evolución delvoltaje en la

barra de 0,69KV(Parque Eólico)

Parque de 40x2,3MW=92MWHueco de voltaje hasta: 0.2puDuración de la falta: 500mseg.

pu8,0

22,02,0

Lado132KV

pu95,0

0,1

Pcc1Z 2Z 3Z

UnU /

EP.

2,0

A B

Lado20KV

Lado0,69KV

42

RESULTADOS CON CONTROL DE LA POTENCIA (P) DE LA TURBINASIN COMPENSACIÓN DINÁMICA DE LA POTENCIA REACTIVA Análisis Fundamentales

Qr: en el Pcc

ZONA DE CONSUMO(3 TO 2)

VARS 90002 TO 2(Baterías de Condensadores

VARS 2 TO 90002

VARS 90002

Hueco de voltaje hasta: 0.2puDuración de la falta: 500mseg.

Parque Eólico de: 40x2,3MW5% de la Potencia de cc en barrasde 132KV.

MVAr9,67

MVAr5,340/140 =

Consumo TR-2

MVAr∆

MVAr60

0,0⊕

43

RESULTADOS CON CONTROL DE LA POTENCIA (P) DE LA TURBINASIN COMPENSACIÓN DINÁMICA DE LA POTENCIA REACTIVA Análisis Fundamentales

Velocidad de las turbinas (SPD)

“DESLIZAMIENTO”

Evolución de lapotencia mecánica(PMEC) turbina

Evolución de la potencia Eléctrica(POWA)

MW92.4,1 seg

Hueco de voltaje hasta: 0.2puDuración de la falta: 500mseg.

Parque de 40x2,3MW=92MW

MW5

rpms 500.1=ω

)( s−

( )1+⋅= ssr ωωpu2,0

069,0065,0 0,8seg >1.597rpm

Ajuste:1,06xWstd=0,46seg

seg6,0

44

RESULTADOS CON CONTROL DE LA POTENCIA (P) DE LA TURBINASIN COMPENSACIÓN DINÁMICA DE LA POTENCIA REACTIVA

Evolución delvoltaje en el Pcc80%Un

95%Un

pu2.0

Análisis Fundamentales

Corriente reactivaen el Pcc

Parque de 40x2,3MW=92MW

Hueco de voltaje hasta: 0.2puDuración de la falta: 500mseg.

8,0

84,0

4545

ANÁLISIS FUNDAMENTAL CON EL PROGRAMA PSS/EANÁLISIS FUNDAMENTAL CON EL PROGRAMA PSS/E

** ESCENARIO Nº-02 **

a.- Con recuperación del voltaje en el PCC ( barras de 132 KV)

b.- Con control de la potencia de la turbina ( control-P)

c.- Con compensación dinámica de la potencia reactiva.

d.- Compensación del factor de potencia en el PCC:

46

Análisis Fundamentales

Evolución devoltaje en el Pcc

Evolución delvoltaje en la

barra (2) (Colector)(20KV)

Evolución delvoltaje en la

barra de 0,69KV(Parque Eólico)

Hueco de voltaje hasta: 0.2puDuración de la falta: 500mseg.

RESULTADOS CON CONTROL DE LA POTENCIA (P) DE LA TURBINAY CON COMPENSACIÓN DINÁMICA DE LA POTENCIA REACTIVA

Barra P.E(0,69KV)

KV20

KV1328,0

2,0

Pcc1Z 2Z 3Z

UnU /

EP.

2,0

A B

47

RESULTADOS CON CONTROL DE LA POTENCIA (P) DE LA TURBINA Y Q DEL ELSPECCON COMPENSACIÓN DINÁMICA DE LA POTENCIA REACTIVA Análisis Fundamentales

maxQ−

Qr: en el Pcc(Consumo)

VARS: 90002

Parque Eólico de: 40x2,3MW5% de la potencia de cc en barrasde 132KV.

VARS 2 TO 90002

EQUIPO ELSPECCompensación dinámica de la potencia reactiva

Conmutación de bloquesde baterías de condensadores

VARS 90002 TO 2

9,67

53

MVAr135grupoMVAr /375,3

0,0

Generadores+Bater. Condens.

48

RESULTADOS CON CONTROL DE LA POTENCIA (P) DE LA TURBINA Y Q DEL ELSPECCON COMPENSACIÓN DINÁMICA DE LA POTENCIA REACTIVA Análisis Fundamentales

Parque Eólico de: 40x2,3MW5% de la potencia de cc en barrasde 132KV.

Evolución de la popotencia mecánica(PMEC)

Evolución de la potencia Eléctrica(POWA)

.4,1 seg

Hueco de voltaje hasta: 0.2puDuración de la falta: 500mseg.

MW5

Velocidad de las turbinas (SPD)

“DESLIZAMIENTO (-s)”

0,46seg >1.590rpmAjuste:1,06xWstd=0,46seg06,0

067,0

rpms 500.1=ω

( )1+⋅= ssr ωω

49

RESULTADOS CON CONTROL DE LA POTENCIA (P) DE LA TURBINA Y Q DEL ELSPECCON COMPENSACIÓN DINÁMICA DE LA POTENCIA REACTIVA Análisis Fundamentales

Parque Eólico de: 40x2,3MW5% de la potencia de cc en barrasde 132KV.

Señal de Control del ELSPEC

Corriente reactivaen el Pcc

Hueco de voltaje hasta: 0.2puDuración de la falta: 500mseg.

Evolución devoltaje en el Pcc

2,0

50

Voltage curve at the wind unit network substation in case of short circuitfor different wind power rates.

26 MW wind power11 MW wind power

00.

25.0

50.0

75.0

00.1

25.1

9 10 11 12 13 14 15 .seg

up. 23 MW wind power

28 MW wind power

30 MW wind power

Voltage Profile for different wind power values at the same sub station

Event: Short circuit at t=10seg. On the transport line meigboured to thewind farm sub station.

51

00.25.050.075.000.125.1

9

up.

10 11 12 13 14 15.segMaximum power operating point

50% of maximumpower operating point

Voltage profile for 28MW active power produced by squirel cageinduction wind wind farms Event: short circuit

Voltage profile in case of short circuit for 28MW of wind powerproduced in the first case by wind farms at their maximum operating pointand in the second case by wind farms functioning at 50% of their maximumoperating point.