Control Automático de la generación

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Aspectos tericos de la regulacin potencia activa frecuencia. Ejemplos de control automtico de la generacin. Estatismo y amortiguamiento de la carga de conjuntos generador-carga.

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ESCUELA POLITCNICA NACIONALFACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA.OPERACIN DE SISTEMAS ELCTRICOS DE POTENCIA

TALLER: CONTROL AUTOMTICO DE GENERACIN.EJERCICIO No. 1Graficar la respuesta de los reguladores de velocidad de dos unidades que cumplan las siguientes caractersticas:R1 es mayor que R2R2 = 0R2 = InfinitoR1 = R2 = 0R1=R2= InfinitoAnalizar cmo 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 Variacin de Potencia de Generacin, teniendo una variacin desde la Potencia inicial hasta el infinito. No hay variacin de Frecuencia.

R2 = Infinito

Cuando el estatismo es infinito no tenemos Variacin de Potencia de Generacin.

R1 = R2 = 0

Tenemos amplios rangos de Variacin de Potencia de Generacin 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 variacin de Potencia de Generacin y la variacin de frecuencia es infinita

EJERCICIO No. 2 En un sistema elctrico que opera en condiciones normales, se produce un incremento de carga de 25 MW. Por accin de la regulacin 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 disminucin de la frecuencia determinar:La caracterstica de regulacin del sistema (MW/HZ)AP=25 [MW]Ff=59.8225 [Hz] Por Regulacin Primaria y Amortiguamiento

La carga inicial del sistema.

Po = 0.4167 (Po + P)P = 25 [MW]Po = 17.857 [MW]La carga adicional que toma el sistema de generacin por efecto del incremento de carga.P = PL + PGPG = P - PLPG = 25 - 0.59167PG = 24,40836 [MW]EJERCICIO No. 3Dos sistemas de potencia A y B estn interconectados por una lnea de transmisin y tiene caractersticas de regulacin 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 interconexin de B hacia A, si en estas circunstancias se desconecta la lnea, la desviacin final de frecuencia en el sistema A es de 1 Hz, determinar los estatismos Ra y Rb de cada sistema.

Ra = 0.002 [Hz/MW]Cuando estn conectados los 2 Sistemas f = Ra * P

P = 500 300 [MW]f = 0. 002 [Hz/MW] * 200 [MW]f = 0.4 [Hz]REA B

Rb = 0.00133 [Hz/MW]EJERCICIO No. 4CONSIDERANDO LOS SIGUIENTES DATOS:

Calcular:La frecuencia alcanzada al existir un rechazo de generacin de 160 MW en Ecuador.BIAS total = 200 + 500 + 900 = 1.600 MW/HzPerdida de 160 MW en generacin.

La contribucin para regulacin primaria realizada por cada pas.Ecuador20 [MW]

Colombia50 [MW]

Venezuela90 [MW]

Generacin en cada pas luego de actuar la RPF.Ecuador2300 1600 +20 = 2160 [MW]

Colombia5600 + 50 = 5650 [MW]

Venezuela10100 + 90 = 10190 [MW]

Carga en cada pas luego de actuar la RPF.Ecuador2500 [MW]

Colombia5500 [MW]

Venezuela10000 [MW]

Intercambio luego de actuar la RPF.Ecuador-340 [MW]

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

Venezuela+190 [MW]

Correccin de intercambio que debe realizar cada pas.Ecuador-200 (-340) = +140 [MW]

Colombia+100 (+150) = -50 [MW]

Venezuela+100 (+190) = -90 [MW]

Correccin de frecuencia que debe realizar cada pas.Ecuador0.1 * 200 = 20 [MW]

Colombia0.1 * 500 = 50 [MW]

Venezuela0.1 * 900 = 90 [MW]

Correccin total realizada por cada pas.Ecuador+160 [MW]

Colombia0

Venezuela0

TALLER: CONTROL AUTOMTICO DE GENERACIN.Considere que Ecuador y Colombia se encuentran interconectados, bajo este escenario se produce un disparo de generacin en el sistema Colombiano, Qu Pas se encarga de realizar RPF? Y cul se encarga de corregir las desviaciones de intercambio producidas por este disparo (AGC)?

Qu Pas se encarga de realizar RPF?Se encargan de realizar el RPF los dos pases ya que la frecuencia es una variable global, afecta a todo el sistema y en regulacin primaria participan todos los generadores del sistema.

Cul se encarga de corregir las desviaciones de intercambio producidas por este disparo (AGC)?Se encarga el pas de Colombia ya que tiene mayor BIAS, por tener una mayor capacidad de generacin.

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

En el sistema B se presentan las siguientes grficas de comportamiento de la frecuencia e intercambio, determine qu tipo de falla es (disparo de generacin o carga) y en cul 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 generacin que incrementa el intercambio de potencia.Caso 2.

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

Caso 3.

El sistema A pierde generacin como consecuencia la frecuencia baja, debido a esto hay un deficit de carga por lo tanto el sistema B enva potencia a A, dando como resultado un incremento en el intercambio positivo respecto a B.Caso 4.

El sistema B pierde generacin como consecuencia la frecuencia baja, debido a esto hay un deficit de carga por lo tanto el sistema A enva potencia a B, dando como resultado un incremento en el intercambio negativo respecto a A.TALLER: CONTROL AUTOMTICO DE GENERACIN.EVALUACIN

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

Regulacin PrimariaRegulacin Secundaria

Primera lnea de defensa para contrarrestar el efecto de disturbios.Es una accin automtica de los reguladores absorbiendo inicialmente los desbalances entre generacin y carga, estabilizando la frecuencia en un punto que no necesariamente es el valor nominal.Acta 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 regulacin secundaria de frecuencia normalmente se la conoce como la accin 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 operacin (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 generacin en forma externa a la actuacin de sus propios reguladores. Es mucho ms lenta que la regulacin primaria de frecuencia ya que establece tiempos del orden de varios minutos. Puede ser realizada de forma manual o automtica (control automtico de generacin). Constituye una operacin centralizada ya que la realizan mquinas especficas 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.

CONDICIONES PARA SUSPENSINDEL AGCNO DISPONIBILIDAD DE MEDIDAS DE FRECUENCIAORDEN DADA POR ELDESPACHADORUNIDAD DE CONTROL DETIEMPO SCADA ESTA ERRATICA LIMITE DE SUSPENSIN POR INTERCAMBIO MANTENIMIENTO DE CIERTOS PARMETROS

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 elctrica formada por las unidades de la C. Agoyn y Pucar, considere la carga del rea 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

UNIDADPotencia Efectiva (MW)Estatismo (%)

Agoyn U1785,15

Agoyn U2785,15

Pucar U136,55

Pucar U236,55

UNIDADPotencia Efectiva (MW)Estatismo (pu)Estatismo Hz/MW

Agoyn U1780,05150,03961538R1

Agoyn U2780,05150,03961538R2

Pucar U136,50,050,08219178R3

Pucar U236,50,050,08219178R4

Calcule la reparticin del ACE en funcin de los factores de distribucin para las siguientes unidades.

Caso No. 1 ACE = 30 MWCaso No. 2 ACE = -30 MW

UnidadPotencia nominal (MW)Potencia mnima (MW)Potencia despachada actualmente (MW)

U1 Paute1055075

U5 Paute1155080

U1 Pucar36,51015

U2 Pucar36,51020

Calcule el valor del ACE para cada pas, graficar las curvas de frecuencia e intercambio. En este caso quin se encarga de controlar la desviacin inicial de frecuencia y quin 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 automtica, analice su respuesta.Qu accin debera tomar el operador del CENACE ante este evento?

OPERADOR realiza los clculos asociados al AGC, como por ejemplo el Error de Control de rea (ACE), y enva la informacin 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 operacin del AGC en modo principal, la medicin de la potencia de una unidad de la central Paute se invalida, qu debera realizar el operador del CENACE a fin de evitar que el funcionamiento normal del AGC se vea afectado?El AGC del OPERADOR realiza los clculos correspondientes, y enva comandos de potencia activa directamente a cada una de las unidades de la central Hidroelctrica Paute asignadas para la funcin de AGC. OPERADOR realiza los clculos asociados al AGC, como por ejemplo el Error de Control de rea (ACE), y enva la informacin 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.Debera mandar a regular las entradas de la turbina, para que la medicin de la potencia sea la correcta, por lo tanto el sistema funcionara correctamente.CONSIDERANDO LOS SIGUIENTES DATOS:

Calcular los parmetros a continuacin detallados al existir un incremento de carga de 200 MW en el sistema colombiano.La frecuencia alcanzada despus del evento. La contribucin para regulacin primaria realizada por cada pas.Generacin en cada pas luego de actuar la RPF.Carga en cada pas luego de actuar la RPF.Intercambio luego de actuar la RPF.Correccin de intercambio que debe realizar cada pas.Correccin de frecuencia que debe realizar cada pas.Correccin total realizada por cada pas.ECUADORCOLOMBIAVENEZUELA

BIAS (MW/Hz)2506501050

Frecuencia (Hz)606060

Generacin (MW)2800650012400

Carga (MW)2700700012000

Intercambio (MW)100-500400

Perdida Gen (MW)02000

Frecuencia (Hz)59.89759.89759.897

Primaria (MW)2565105

Generacin (MW)2800+25=28256500-200=630012400+105=12505

Carga (MW)2700700012000

Intercambio (MW)125-635400+105=505

Correccin Frec (MW)2565105

Correccin Inter. (MW)-25-500-(-635)=135-105

Correccin Total (MW)02000

BIAS total = 250 + 650 + 1050 = 1950 MW/HzPerdida de 200 MW en generacin.

A

B

RA

300 [MW]

RB

500 [MW]

f = 1[Hz]