control automático de la generación

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONALFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA.OPERACIÓN DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA

TALLER: CONTROL AUTOMÁTICO DE GENERACIÓN.

EJERCICIO No. 1

Graficar la respuesta de los reguladores de velocidad de dos unidades que cumplan las siguientes características:

R1 es mayor que R2

R2 = 0

R2 = Infinito

R1 = R2 = 0

R1=R2= Infinito

Analizar cómo se distribuye la potencia en cada unidad ante un evento de baja frecuencia.

R1 es mayor que R2

Cuando el Estatismo en el Sistema 1 (R1) es mayor que el estatismo en el Sistema 2 (R2), La variacion de potencia de generacion del Sistema es menor.


R2 = 0

Cuando el estatismo es Cero (0) tenemos un amplio rango de de Variación de Potencia de Generación, teniendo una variación desde la Potencia inicial hasta el infinito. No hay variación de Frecuencia.

R2 = Infinito

Cuando el estatismo es infinito no tenemos Variación de Potencia de Generación.


R1 = R2 = 0

Tenemos amplios rangos de Variación de Potencia de Generación en ambos Estatismos, iniciando desde la potencia inicial con un rango hasta el infinito.

R1=R2= Infinito

Cuando los estatismos son Cero (0) no existe variación de Potencia de Generación y la variación de frecuencia es infinita


EJERCICIO No. 2

En un sistema eléctrico que opera en condiciones normales, se produce un incremento de carga de 25 MW. Por acción de la regulación primaria de frecuencia y el amortiguamiento de la carga, las nuevas condiciones de estado estable son f= 59.8225 Hz.

Si la carga inicialmente conectada al sistema se redujo en 0.59164 MW por efecto de la disminución de la frecuencia determinar:

La característica de regulación del sistema (MW/HZ)

AP=25 [MW]

Ff=59.8225 [Hz] Por Regulación Primaria y Amortiguamiento

1R

=25 [MW ]

(60−59.8225 )[Hz]

1R

=180.8540[MWHz ]La carga inicial del sistema.

R=( fo−fn )/ fn ¿ ¿Po/Pn

PoPo+∆ P

=(60−59.8225) /60

140,845

Po = 0.4167 (Po + ∆P)

∆P = 25 [MW]

Po = 17.857 [MW]

La carga adicional que toma el sistema de generación por efecto del incremento de carga.

∆P = ∆PL + ∆PG

∆PG = ∆P - ∆PL

∆PG = 25 - 0.59167

∆PG = 24,40836 [MW]

EJERCICIO No. 3


Dos sistemas de potencia A y B están interconectados por una línea de transmisión y tiene características de regulación Ra y Rb en (Hz/MW), despreciando el amortiguamiento de la carga.

Si se produce un incremento de carga de 500 MW en A, ocurre un incremento de carga de 300 MW por el enlace de interconexión de B hacia A, si en estas circunstancias se desconecta la línea, la desviación final de frecuencia en el sistema A es de 1 Hz, determinar los estatismos Ra y Rb de cada sistema.

Ra= ∆ f∆ P

Ra=1[Hz]

500[MW ]

Ra = 0.002 [Hz/MW]

Cuando están conectados los 2 Sistemas ∆f = Ra * ∆P∆P = 500 – 300 [MW]

∆f = 0. 002 [Hz/MW] * 200 [MW]

∆f = 0.4 [Hz]

ÁREA B

Rb= ∆ f∆ P

Rb=0.4 [Hz ]300[MW ]

Rb = 0.00133 [Hz/MW]

EJERCICIO No. 4

CONSIDERANDO LOS SIGUIENTES DATOS:


Calcular:

La frecuencia alcanzada al existir un rechazo de generación de 160 MW en Ecuador.

BIAS total = 200 + 500 + 900 = 1.600 MW/Hz

Perdida de 160 MW en generación.

NuevaFrecuencia=60.0− 160MW1.600MW /Hz

=60,0−0.1=59.9 [Hz ]

La contribución para regulación primaria realizada por cada país.

Ecuador 20 [MW]Colombia 50 [MW]Venezuela 90 [MW]

Generación en cada país luego de actuar la RPF.

Ecuador 2300 – 1600 +20 = 2160 [MW]Colombia 5600 + 50 = 5650 [MW]Venezuela 10100 + 90 = 10190 [MW]


Carga en cada país luego de actuar la RPF.

Ecuador 2500 [MW]Colombia 5500 [MW]Venezuela 10000 [MW]

Intercambio luego de actuar la RPF.

Ecuador -340 [MW]Colombia +340 (+150) -190 [MW] Venezuela

+190 [MW]

Corrección de intercambio que debe realizar cada país.

Ecuador -200 – (-340) = +140 [MW]Colombia +100 – (+150) = -50 [MW]Venezuela +100 – (+190) = -90 [MW]

Corrección de frecuencia que debe realizar cada país.

Ecuador 0.1 * 200 = 20 [MW]Colombia 0.1 * 500 = 50 [MW]Venezuela

0.1 * 900 = 90 [MW]

Corrección total realizada por cada país.

Ecuador +160 [MW]Colombia 0Venezuela 0


Considere que Ecuador y Colombia se encuentran interconectados, bajo este escenario se produce un disparo de generación en el sistema Colombiano, Qué País se encarga de realizar RPF? Y cuál se encarga de corregir las desviaciones de intercambio producidas por este disparo (AGC)?


Qué País se encarga de realizar RPF?

Se encargan de realizar el RPF los dos países ya que la frecuencia es una variable global, afecta a todo el sistema y en regulación primaria participan todos los generadores del sistema.

Cuál se encarga de corregir las desviaciones de intercambio producidas por este disparo (AGC)?

Se encarga el país de Colombia ya que tiene mayor BIAS, por tener una mayor capacidad de generación.

Grafique la respuesta del regulador cuando el AGC se encuentra realizando control de intercambio constante.

En el sistema B se presentan las siguientes gráficas de comportamiento de la frecuencia e intercambio, determine qué tipo de falla es (disparo de generación o carga) y en cuál de los dos sistemas se produjo. Justifique su respuesta.


Caso 1.

El sistema B pierde carga como consecuencia la frecuencia se incrementa, tiene exceso de generación que incrementa el intercambio de potencia.

Caso 2.

El sistema A pierde carga como consecuencia la frecuencia se incrementa, A tiene exceso de generación que disminuye el intercambio de potencia respecto a B.

Caso 3.


El sistema A pierde generación como consecuencia la frecuencia baja, debido a esto hay un deficit de carga por lo tanto el sistema B envía potencia a A, dando como resultado un incremento en el intercambio positivo respecto a B.

Caso 4.

El sistema B pierde generación como consecuencia la frecuencia baja, debido a esto hay un deficit de carga por lo tanto el sistema A envía potencia a B, dando como resultado un incremento en el intercambio negativo respecto a A.


EVALUACIÓN


Que diferencias existen entre la regulación primaria y la regulación secundaria de frecuencia?

Regulación Primaria Regulación SecundariaPrimera línea de defensa para contrarrestar el efecto de disturbios.Es una acción automática de los reguladores absorbiendo inicialmente los desbalances entre generación y carga, estabilizando la frecuencia en un punto que no necesariamente es el valor nominal.Actúa en todas las unidades generadoras que participen en RPF por lo tanto constituye un proceso descentralizado.La magnitud de respuesta depende de la magnitud del estatismo de las unidades.La frecuencia final es diferente a la frecuencia inicial.

La regulación secundaria de frecuencia normalmente se la conoce como la acción del actuador sobre el gobernador, que permite cambiar la velocidad de la unidad e incrementar la potencia de la salida necesaria para llevar al sistema al valor nominal de la frecuencia de operación (60Hz) y restablecer los valores de reserva asignados para la R.P.F., es decir se hace que una o varias unidades designadas aumenten su generación en forma externa a la actuación de sus propios reguladores. Es mucho más lenta que la regulación primaria de frecuencia ya que establece tiempos del orden de varios minutos. Puede ser realizada de forma manual o automática (control automático de generación). Constituye una operación centralizada ya que la realizan máquinas específicas dentro del parque generador. Se encarga de restituir la disponibilidad de reserva rodante para R.P.F.

Enumere algunas de las causales de porque el AGC se suspende.


Si el AGC se encuentra en modo suspendido y los valores de frecuencia e intercambio regresan a condiciones normales, es necesario realizar un reinicio del sistema?.

No es necesario un reinicio del sistema ya que se encuentran seteados los valores de condiciones nominales.

Calcule el factor Bias para la isla eléctrica formada por las unidades de la C. Agoyán y Pucará, considere la carga del área de 90 MW.

Los estatismos de las unidades vienen dados en porcentaje en sus propias bases.

Considerar un amortiguamiento de la carga igual a 1%MW/%Hz

UNIDAD Potencia Efectiva (MW)

Estatismo (%)

MANTENIMIENTO DE CIERTOS

LIMITE DE SUSPENSIÓN POR

UNIDAD DE CONTROL DETIEMPO SCADA ESTA

ORDEN DADA POR ELDESPACHADOR

NO DISPONIBILIDAD DE MEDIDAS DE

CONDICIONES PARA SUSPENSIÓNDEL AGC


Agoyán U1 78 5,15

Agoyán U2 78 5,15

Pucará U1 36,5 5

Pucará U2 36,5 5

R=Rpu 60HzPot .efectiva(MW )

UNIDADPotencia Efectiva (MW)

Estatismo (pu)

Estatismo Hz/MW

Agoyán U1 78 0,0515 0,03961538 R1

Agoyán U2 78 0,0515 0,03961538 R2

Pucará U1 36,5 0,05 0,08219178 R3

Pucará U2 36,5 0,05 0,08219178 R4

D=Dpu Potencia carga60Hz

D=0.01 pu 90MW60Hz

D=0,015


Bias= 1

D+1R1

+1R2

+1R3

+1R 4

Bias= 1

0,015+1

0,03961538+

10,03961538

+1

0,08219178+

10,08219178

Bias=0,0133629

Calcule la repartición del ACE en función de los factores de distribución para las siguientes unidades.

Caso No. 1 ACE = 30 MW

Caso No. 2 ACE = -30 MW

UnidadPotencia nominal (MW)

Potencia mínima (MW)

Potencia despachada actualmente (MW)

U1 Paute 105 50 75

U5 Paute 115 50 80

U1 Pucará 36,5 10 15

U2 Pucará 36,5 10 20


Calcule el valor del ACE para cada país, graficar las curvas de frecuencia e intercambio. En este caso quién se encarga de controlar la desviación inicial de frecuencia y quién de ajustar el intercambio?


ACE1 = (100 - 200) – 200*(-0.21) ACE1 = (-100 – (-200)) – 650*(-0.21)-100 + 42 = ACE = 100 + 136.5-58 = ACE = 236.5

Que pasa con el valor del set point enviado desde el CENACE hacia el XA21 si el AGC se encuentra en modo principal y se suspende de forma automática, analice su respuesta.

Qué acción debería tomar el operador del CENACE ante este evento?

OPERADOR realiza los cálculos asociados al AGC, como por ejemplo el Error de Control de Área (ACE), y envía la información de la potencia activa neta (Set – Point) a HIDROPAUTE, para que sea el CCG quien se encargue de repartir este valor entre las unidades asignadas para AGC.

Si durante la operación del AGC en modo principal, la medición de la potencia de una unidad de la central Paute se invalida, qué debería realizar el operador del CENACE a fin de evitar que el funcionamiento normal del AGC se vea afectado?

El AGC del OPERADOR realiza los cálculos correspondientes, y envía “comandos” de potencia activa directamente a cada una de las unidades de la central Hidroeléctrica Paute asignadas para la función de AGC.

OPERADOR realiza los cálculos asociados al AGC, como por ejemplo el Error de Control de Área (ACE), y envía la información de la potencia activa neta (Set – Point) a HIDROPAUTE, para que sea el CCG quien se encargue de repartir este valor entre las unidades asignadas para AGC.

Debería mandar a regular las entradas de la turbina, para que la medición de la potencia sea la correcta, por lo tanto el sistema funcionara correctamente.

CONSIDERANDO LOS SIGUIENTES DATOS:


Calcular los parámetros a continuación detallados al existir un incremento de carga de 200 MW en el sistema colombiano.

La frecuencia alcanzada después del evento.

La contribución para regulación primaria realizada por cada país.

Generación en cada país luego de actuar la RPF.

Carga en cada país luego de actuar la RPF.

Intercambio luego de actuar la RPF.

Corrección de intercambio que debe realizar cada país.

Corrección de frecuencia que debe realizar cada país.

Corrección total realizada por cada país.

ECUADOR COLOMBIA VENEZUELABIAS (MW/Hz) 250 650 1050Frecuencia (Hz) 60 60 60Generación (MW) 2800 6500 12400Carga (MW) 2700 7000 12000Intercambio (MW) 100 -500 400Perdida Gen (MW) 0 200 0Frecuencia (Hz) 59.897 59.897 59.897Primaria (MW) 25 65 105Generación (MW) 2800+25=2825 6500-200=6300 12400+105=12505Carga (MW) 2700 7000 12000Intercambio (MW) 125 -635 400+105=505Corrección Frec (MW) 25 65 105Corrección Inter. (MW) -25 -500-(-635)=135 -105Corrección Total (MW) 0 200 0

BIAS total = 250 + 650 + 1050 = 1950 MW/Hz

Perdida de 200 MW en generación.


NuevaFrecuencia=60.0− 200MW1950MW /Hz

=60,0−0.1025=59.897[Hz]

control automático de la generación

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