Análisis Dinámico y Diseño del Sistema de Control de Aeroturbinas

Procedimiento de medida y evaluaci
ón de
evaluación
la respuesta de las instalaciones eeólicas
ólicas
ante huecos de tensi
ón
tensión
JOSÉ LUIS RODRÍGUEZ AMENEDO
SANTIAGO ARNALTE GÓMEZ
Universidad Carlos III de Madrid
Madrid 25 de Enero 2006
INTRODUCCIÓN
1.- ANTECEDENTES
2.- PROCEDIMIENTO DE CERTIFICACIÓN
2.1. PROCEDIMIENTO GENERAL
2.2. PROCEDIMIENTO PARTICULAR (PARQUE TIPO)
3.- INFORMES ACREDITADOS
3.1 ENSAYO EN CAMPO
3.2 VALIDACIÓN DE MODELOS (AEROGENERADORES/ FACTS)
3.3 SIMULACIÓN DE PARQUES EÓLICOS
Procedimiento de verificació
verificación y evaluació
evaluación de la respuesta ante huecos de tensió
tensión
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ANTECEDENTES
El “Procedimiento de Medida y Evaluación de la Respuesta de las
Instalacaiones Eólicas ante Huecos de Tensión” surge
- A propuesta de la AEE (junio de 2005)
- Desarrolla el P.O.12.3 “Requisitos de Respuesta Frente a Huecos de
Tensión de las Instalaciones Eólicas”.
- Participación y elaboración de fabricantes, promotores, operador del
sistema eléctrico REE, laboratorios de ensayos, etc.
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PROCEDIMIENTO DE CERTIFICACIÓN (1)
Procedimiento General
Procedimiento de verificació
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PROCEDIMIENTO DE CERTIFICACIÓN (2)
Procedimiento General
Procedimiento de verificació
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PROCEDIMIENTO DE CERTIFICACIÓN (3)
Procedimiento General
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PROCEDIMIENTO DE CERTIFICACIÓN (4)
Procedimiento Particular
Definición PARQUE EÓLICO TIPO
Con objeto de no tener que evaluar la conformidad de TODOS los parques
eólicos se puede obtener el informe acreditado de simulación de parque en
aquellas instalaciones consideradas como TIPO.
Para acceder a esta posibilidad es condición necesaria:
(1) Que la totalidad de aerogeneradores del parque dispongan de informe
acreditado de ensayo en campo y validación de modelo.
(2) Disponer de un informe acreditado FAVORABLE de simulación de
parque tipo (se efectúa una sola vez)
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PROCEDIMIENTO DE CERTIFICACIÓN (5)
Procedimiento Particular (PARQUE EÓLICO TIPO)
Estudio de la AEE
Características básicas
(1) 50 MW (25x 2 MW) DFIG
(2) UAT [66,132,220 kV]
(3) UMT [20,30 kV]
Modelo DFIG genérico
Consensuado por los fabricantes
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PROCEDIMIENTO DE CERTIFICACIÓN (6)
Procedimiento Particular (PARQUE EÓLICO TIPO)
Se propone realizar un estudio previo para definir cuales
son los parámetros más determinantes de un parque
eólico tipo
-
Potencia de cortocircuito (Scc(MVA), ϕ) en el PCC
-
Impedancia de cortocircuito de los transformadores.
-
Longitud máxima de cable de MT y características
eléctricas
- Grupos de conexión y regímenes de neutro de las
instalaciones.
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INFORMES ACREDITADOS (1)
ENSAYO EN CAMPO
Generalidades
-
Procedimientos de medida válido para cada TIPO de aerogeneradores y
dispositivos FACTS de cualquier potencia con una conexión trifásica a una
red eléctrica.
-
TIPO AEROGENERADOR/FACT: Aerogenerador o FACT comercializado por
un fabricante con una potencia asignada comprendida entre ±20% de la
potencia nominal y con la misma tecnología y tipo de los componentes
eléctricos, electrónicos y estrategia de control (EN DISCUSION)
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INFORMES ACREDITADOS (2)
ENSAYO EN CAMPO
Condiciones de ensayo
-
Distorsión armónica inferior al 5%
Frecuencia de la red debe estar en ±1% de la frecuencia nominal
La tensión debe estar en el ±5% de su valor nominal
La tasa de desequilibrio de tensión debe ser inferior al 2%
Equipo de ensayo
-
El generador de huecos debe tener la configuración adecuada que
garantice durante el ensayo en carga unos tiempos de caída y de
recuperación máximos, afectando lo menos posible al sistema eléctrico
y garantizando en todo momento la coordinación y selectividad de
protecciones con la subestación eléctrica aguas arriba del punto de
ensayo.
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INFORMES ACREDITADOS (3)
ENSAYO EN CAMPO
Procedimiento de ensayo de aerogeneradores
-
El aerogenerador se ensayará en campo en los siguientes puntos de
operación:
-
-
Intervalo de 10%-30% de la potencia nominal.
Intervalo de 80%-100% de la potencia nominal
No se especifica la potencia reactiva del ensayo por considerarla
irrelevante para los propósitos que se persiguen. No obstante, a modo
informativo este valor deberá recogerse en el informe de ensayo.
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INFORMES ACREDITADOS (4)
ENSAYO EN CAMPO
Procedimiento de ensayo de aerogeneradores
-
En el procedimiento se realizarán al menos 4 ensayos de las siguientes
características
-
Falta trifásica
10%-30%
de la potencia nominal. (Carga parcial)
80%-100% de la potencia nominal. (Plena carga)
-
Falta bifásica aislada
- 10%-30%
de la potencia nominal (Carga parcial)
- 80%-100% de la potencia nominal (Plena carga)
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INFORMES ACREDITADOS (5)
ENSAYO EN CAMPO
Características del hueco de tensión
Tipo de
hueco
3φ
2φ
T2-T1
T3-T2
T4-T3
Ures
≤20ms
≥0,5 s
≤150ms
20%±3%
≤20ms
≥0,5 s
≤150ms
60%±3%
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INFORMES ACREDITADOS (6)
ENSAYO EN CAMPO
Características del hueco de tensión
La tensión residual del ensayo se puede variar siempre y cuando
posteriormente en las simulaciones de parque completo se
compruebe que las condiciones a las que se ha sometido a cada
aerogenerador no son más exigentes que las del ensayo. Se
considera más exigente menor tensión y mayor corriente
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INFORMES ACREDITADOS (7)
ENSAYO EN CAMPO
Procedimiento de ensayo de FACTS
- El ensayo de FACTS tiene por finalidad determinar su respuesta
dinámica y permitir validar y certificar un modelo de simulación.
- El ensayo en ningún caso se efectúa para comprobar la continuidad
de suministro del dispositivo.
- Las características de ensayo son semejantes al ensayo de
aerogeneradores, comprobando en las simulaciones que las
condiciones en bornes del equipo son menos severas que las del
ensayo.
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INFORMES ACREDITADOS (8)
ENSAYO EN CAMPO
MEDIDAS
- A partir de los registros de tensión y corriente muestreados a una
frecuencia de al menos 5 kHz, se registrarán los instantes previos al
inicio del hueco y 15 segundos posteriores al instante del periodo de
recuperación.
- En los registros previos se determinará la frecuencia según se indica
en la norma IEC 61400-4-30, que se utilizará como dato de partida
para calcular valores eficaces, potencia activa, potencia reactiva etc.
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INFORMES ACREDITADOS (8)
VERIFICACIÓN DE MODELOS
PROCEDIMIENTO DE VERIFICACIÓN
- Se registran los valores instantáneo de tensión e intensidad en el
punto de ensayo y se determinan los valores eficaces del armónico
fundamental de estas variables, así como el valor de la potencia
activa y reactiva.
- A partir de una modelo de simulación (RMS o EMT) se reproducirá
en la plataforma informática los mismo 4 ensayos que en campo.
- Se considerará validado el modelo cuando la diferencia entre los
valores medidos en el ensayo en campo y en la plataforma
informática no supere el 10%. Las variables que se considerarán son:
U1…U3, I1,…,I3, P1…P3, Q1,…,Q3.
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INFORMES ACREDITADOS (9)
SIMULACIÓN DE PARQUES EÓLICOS
PROCEDIMIENTO DE SIMULACIÓN
- Para realizar el estudio es preciso hacer uso de una herramienta
que permita el modelado por fase de los componentes del sistema
eléctrico, ya que se realizarán estudios dinámicos ante fallos
equilibraos y desequilibrados.
- Se modelará la configuración eléctrica real del parque eólico al
simular. Se utilizarán modelos acreditados de aerogeneradores y
FACTS, no será preciso utilizar modelos acreditados de
transformadores, cables o líneas.
- El resto de la red eléctrica que no
motivo de estudio se modelará
programable.
pertenezca a la instalación eólica
como una fuente de tensión
Procedimiento de verificació
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INFORMES ACREDITADOS (9)
SIMULACIÓN DE PARQUES EÓLICOS
PROCEDIMIENTO DE SIMULACIÓN
punto de comienzo de la
perturbación
Tensión (pu)
1
0,95 pu
0,8
0,6
despeje de la falta
0,2
duración de la falta
0
0,5
1
15
Tiempo (seg.)
Procedimiento de verificació
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INFORMES ACREDITADOS (9)
SIMULACIÓN DE PARQUES EÓLICOS
EVALUACIÓN DE LA RESPUESTA DEL PARQUE EÓLICO
Se comprobará la conformidad con los requisitos:
Continuidad de suministro: Se comprobará que el parque
eólico soporta sin desconexión de ningún aerogenerador los
huecos especificados en el procedimiento de ensayo. Se
verificará que las condiciones soportadas por cada
aerogenerador son menos severas que en el ensayo.
Intercambios de potencia activa y reactiva según se indica en
el P.O.12.3.
Procedimiento de verificació
verificación y evaluació
evaluación de la respuesta ante huecos de tensió
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