Una breve guia de uso. PSS/E versión 32

Cátedra de
Sistemas de Potencia
Guía de uso del programa
PSS/E University Versión 32
Año 2011
Sistemas de Potencia
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Generalidades
La Figura 1 muestra las diferentes partes en que se divide la ventana del programa. Algunas de estas partes
son opcionales y otras no pueden ocultarse. Por ejemplo, la Vista de árbol, Ventana de reporte y progresos y
Barra de estado. La Vista de diagrama solo está visible si crea un diagrama o se abre uno existente.
Figura 1
La Hoja de datos posee los parámetros ajustados de los distintos elementos que constituyen el caso
organizándolos en diferentes lengüetas como muestra la Figura 2.
Figura 2
La Vista de árbol posee múltiple lengüetas que corresponden a distintos tipo de estudios que se pueden
realizar con el programa. Nosotros sólo utilizaremos la lengüeta correspondiente a flujo denominada Network,
allí se enumeran todos los elementos existente en la red organizados en forma de carpetas.
La Ventana de reporte y progreso muestra la información asociada a cada una de las actividades que se
realicen sobre el sistema, así como los reportes que se generen de las mismas.
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Primeros Pasos
Nuevo Caso/Diagrama
Para comenzar a trabajar con el programa debemos crear un nuevo caso, para lo cual vamos al menú
File/New… o bien haciendo click en el ícono correspondiente de la barra de herramientas. Aparecerá un
cuadro de diálogo con diferentes opciones como muestra la Figura 3. Para crear un nuevo caso elegimos la
opción Network case o bien Network case and Diagram. Esta última opción crea también un diagrama del
caso.
Al hacer click en el botón OK se desplegara un nuevo cuadro donde debemos especificar: la potencia base a
utilizar, la frecuencia del sistema y las unidades en que se medirá la carga de los distintos elementos.
Figura 3
Guardar el caso/diagrama
Para guardar el caso, teniendo previamente seleccionada la Hoja de datos, debemos ir al menú File/Save… o
bien hacemos click en el ícono correspondiente de la barra de herramientas. Aparecerá el cuadro de diálogo
que se muestra en la Figura 4.
En la lengüeta Case Data colocamos la ruta y el nombre deseado para el archivo y hacemos click en el botón
OK. El archivo generado posee extensión “sav” y corresponde a un archivo en formato binario. Las otras
lengüetas presentan distintas opciones para guardar la información que no resulta relevante analizar en este
momento.
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Figura 4
Para guardar el diagrama, teniendo previamente seleccionada la Vista de diagrama, debemos ir al menú
File/Save… o bien hacemos click en el ícono correspondiente de la barra de herramientas. Aparecerá el cuadro
de diálogo que se muestra en la Figura 5. El archivo generado posee extensión “sld”.
Figura 5
Abrir un caso/diagrama
Para abrir un caso o diagrama debemos ir al menú File/Open… o bien hacemos click en el ícono
correspondiente de la barra de herramientas. Aparecerá el cuadro de diálogo que se muestra en la Figura 6. Si
deseamos ver los caso disponibles debemos elegir los archivo de extensión “sav”; para ver los diagramas
disponibles debemos elegir los archivos de extensión “sld”.
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Los datos y los diagramas se deben abrir en forma separada.
Figura 6
Preferencias
Ciertos aspectos de interés para el uso del programa pueden ser ajustados en las Preferencias del mismo, para
ello debemos ir al menú Edit/Preference… y aparecerá el cuadro de diálogo que se muestra en la Figura 7. De
todos los ajustes que se presentan, el más importante al que debemos prestar atención es al que se encuentra
dentro del ítem “Default Bind mode setting” existen dos opciones: la primera “Diagram items are bound to the
network items” permite que los elementos del diagrama estén vinculados a la hoja de dato, por lo cual
podemos crear elementos nuevos en el diagrama y aparecerán en la red, de igual modo, si borramos un
elemento del diagrama se elimina el registro de la hoja de datos. La segunda opción “Diagram items are NOT
bound to the network items” desvincula los elementos del diagrama de la hoja de datos, esto es, podemos
eliminar elementos de diagrama sin que se eliminen de la base de datos pero al crea un nuevo elemento no se
creará el registro correspondiente. Esta última opción es la más recomendada cuando se trabaja en sistemas
ya creados, de los cuales se grafica parte del mismo y así evitamos realizar cambios indeseados.
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Figura 7
Visualización de la información
Para ajustar que tipo de información será mostrada en el diagrama unifilar debemos ir al menú
Diagram/Annotations… (estando la Vista del diagrama activa). El cuadro de diálogo que aparece se muestra en
la Figura 8. La primera lengüeta corresponde a los resultados que desean mostrarse y el modo en que se hace.
La segunda lengüeta (Figura 9 y Figura 10) permite editar los aspectos gráficos de los diagrama, como ser el
color de las barras según su tensión, la representación de sobrecargas, sobretensiones y subtensiones, etc.
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Figura 8
Figura 9
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Figura 10
General nuevos elementos
Barras
Para crear una barra existen dos maneras. La primera consiste en ir a la Hoja de datos y en la lengüeta Bus
completar directamente los datos en la fila marcada con un asterisco (*), automáticamente se generará una
nueva fila para poder continuar cargando datos. Otra forma es gráficamente, para lo cual la opción “Diagram
ítems are bound to the network ítems” debe estas activa.
Para crear una barra en forma gráfica sólo basta con hacer click en el botón correspondiente en la barra de
herramientas de diagrama
o
tecla ESC se cancela la función.
y posteriormente hacer click en el lugar deseado del diagrama. Con la
Para editar los datos de la barra podemos ir a la Hoja de datos o simplemente hacemos doble click en el dibujo
de la barra y se desplegará el cuadro de diálogo que se muestra en la Figura 11. En la lengüeta Power Flow
podemos editar los datos “Bus Number”, “Bus Name”, “Base kV”, “Type Code”. El parámetro “Type Code”
consiste en un menú desplegable con diferentes opciones:
•
1-Non-generator Bus = Barra de Carga
•
2-Generator Bus = Barra de generación
•
3-Swing Bus = Barra swing o flotante
•
4-Disconnected = Barra fuera de servicio
Al hacer click en el botón OK, se actualizarán automáticamente los datos en la Hoja de datos.
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Figura 11
Líneas
Como para el caso de las barras, también existen dos formas de crear elementos de rama. Una mediante la
Hoja de datos (lengüeta Branch) y otra gráficamente.
Para crear una rama en forma gráfica sólo basta con hacer click en el botón correspondiente en la barra de
herramientas de diagrama
, luego hacer click en la barra origen y posteriormente en la barra destino que
deseamos conectar. Con la tecla ESC se cancela la función.
Para editar los datos de la rama podemos ir a la Hoja de datos o simplemente hacemos doble click en el dibujo
de la línea y se desplegará el cuadro de diálogo que se muestra en la Figura 12. En la lengüeta Power Flow
podemos editar los datos “Branch ID”, que identifica el número de circuito cuando existe más de una línea
entre las mismas barras; “Line R (pu)”, “Line X (pu)”, “Charging B (pu)” y los datos correspondientes a los
límites de carga “Rating A”, “Rating B” y “Rating C” que se expresan en potencia aparente. El resto de los
parámetros están fuera del alcance de nuestras necesidades por lo cual no se mencionan.
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Figura 12
Transformadores de dos arrollamientos
La forma de crear un transformador de dos arrollamientos es similar al descripto para en caso de la línea.
Para crear un transformador en forma gráfica sólo basta con hacer click en el botón correspondiente en la
barra de herramientas de diagrama
y luego hacer click en la barra origen y posteriormente en la barra
destino que deseamos conectar. Con la tecla ESC se cancela la función.
Para editar los datos del transformador podemos ir a la Hoja de datos o simplemente hacemos doble click en
el dibujo del mismo y se desplegará el cuadro de diálogo que se muestra en la Figura 13. En la lengüeta Power
Flow podemos editar los datos “Branch ID”, que identifica el número de transformador cuando existe más de
uno entre las mismas barras; “Specified X (pu)”, “Winding 1 Ratio (pu)”, “Winding 1 Nominal kV”, “Winding 2
Ratio (pu)”, “Winding 2 Nominal kV”, “Winding MVA” y los datos correspondientes a los límites de carga “Rate
A”, “Rate B” y “Rate C” que se expresan en potencia aparente. El resto de los parámetros están fuera del
alcance de nuestras necesidades por lo cual no se mencionan.
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Para ajustar el TAP del transformador en forma manual, debemos hacerlo mediante los parámetros “Winding
1 Ratio (pu)” o “Winding 2 Ratio (pu)” según corresponda el ajuste al lado de alta o baja (depende de cómo se
definan los arrollamientos).
Figura 13
Generador
La forma de crear un generador es similar al descripto para en los casos anteriores.
Para crear un generador en forma gráfica sólo basta con hacer click en el botón correspondiente en la barra de
herramientas de diagrama
y posteriormente hacer click en la barra donde deseamos conectarlo. Con la
tecla ESC se cancela la función.
Para editar los datos del generador podemos ir a la Hoja de datos o simplemente hacemos doble click en el
dibujo del mismo y se desplegará el cuadro de diálogo que se muestra en la Figura 14. En la lengüeta Power
Flow podemos editar los datos “Branch ID”, que identifica el número de circuito cuando existe más de un
generador en la misma barra; “Pgen (MW)”, “Pmax (MW)”, “Pmin (MW)”, “Qgen (Mvar)”, “Qmax (Mvar)”y
“Qmin (Mvar)”. El resto de los parámetros están fuera del alcance de nuestras necesidades por lo cual no se
mencionan.
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Figura 14
Un parámetro necesario, pero que no puede editarse desde el cuadro de diálogo de la Figura 14, es el valor de
tensión que debe controlar el generador, ya sea de su propia barra o una barra remota. Para poder ajustar
este parámetro debemos ir a la Hoja de datos, a la lengüeta Plant , y en la fila correspondiente a la barra del
generador en cuestión ajustar el valor “VSched (pu)” y de ser necesario también el valor “Remote Bus” donde
se especifica el número de barra a controlar. Cuando se controla la propia barra de generador no es necesario
ajustar ningún valor al parámetro “Remote Bus”. En la Figura 15 se muestra la Hoja de datos y los parámetros
en cuestión.
Figura 15
Compensadores sincrónicos
Los compensadores sincrónicos se representan mediante generadores de potencia activa nula.
Cargas
El procedimiento para crear una carga es igual al descripto para en los casos anteriores ya sea por medio de la
Hoja de datos (Load) o gráficamente.
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Para crear una carga en forma gráfica solo basta con hacer click en el botón correspondiente en la barra de
y posteriormente hacer click en la barra donde deseamos conectarla. Con la
herramientas de diagrama
tecla ESC se cancela la función.
Para editar los datos de la carga podemos ir a la Hoja de datos o simplemente hacemos doble click en el dibujo
de la misma y se desplegará el cuadro de diálogo que se muestra en la Figura 16. En la lengüeta Power Flow
podemos editar los datos “Load ID”, que identifica la carga cuando existe más de una en la misma barra;
“Pload (MW)” y “Qload (Mvar)”, para especificar cargas de potencia constante; “IPload (MW)”y “IQload
(Mvar)”, para especificar cargas de corriente constante; y “YPload (MW)”y “YQload (Mvar)” para especificar
cargas de impedancia constante.
Figura 16
Shunt fijos
El procedimiento para crear un shunt fijo es igual al descripto para en los casos anteriores ya sea por medio de
la Hoja de datos (Fixed Shunt) o gráficamente.
Para crear una carga en forma gráfica sólo basta con hacer click en el botón correspondiente en la barra de
herramientas de diagrama
y posteriormente hacer click en la barra donde deseamos conectarla. Con la
tecla ESC se cancela la función.
Para editar los datos de los shunt fijos podemos ir a la Hoja de datos o simplemente hacemos doble click en el
dibujo del mismo y se desplegará el cuadro de diálogo que se muestra en la Figura 17. En la lengüeta Power
Flow podemos editar los datos “Fixed Shut ID”, que identifica al shunt cuando existe más de uno en la misma
barra; “G-Shunt (MW)” para ajustar la conductancia; y “B-Shunt (Mvar)” para especificar la potencia reactiva
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de compensación, para el caso de un reactor este valor debe ser negativo y para un capacitor este valor debe
ser positivo.
Figura 17
Capacitor serie
Para crear un capacitor serie sólo se debe generar una línea de reactancia negativa. Para que dicha línea sea
mostrada como capacitor, debemos hacer click derecho sobre la misma y seleccionar la opción Item
Annotations. En el cuadro de diálogo que se despliega (Figura 18) debemos tildar la casilla “Draw series
capacitor symbol”.
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Figura 18
Corrida de flujo
Para correr el flujo debemos en primera instancia ajustar los parámetros del mismo, para ello vamos al menú
Power Flow/Solution/Parameters… .En el cuadro de diálogo que aparece podemos ajustar parámetros
generales y particulares de cada método.
El método que empleamos en nuestro caso es Newton, para lo cual se debe prestar especial atención a la
tolerancia en el balance de potencia y la cantidad de iteraciones máxima a realizar. Dichos parámetros se
muestran en la Figura 19.
Para correr el flujo debemos ir al menú Power Flow/Solution/Solve y aparecerá el cuadro de diálogo que se
muestra en la Figura 20.
Cuando se corre el flujo por primera vez o se realizan grandes cambios conviene tildar la casilla “Flat Start”, de
esta forma todas las barras comienzan a iterar a partir de la tensión en 1 pu, lo cual resulta una condición muy
próxima a la solución final. Si no se hace esto, la iteración comienza con el último valor calculado en una
corrida anterior, lo que en algunos casos puede provocar que el caso no converja. La convergencia o no de la
corrida se puede observar en la Ventana de reporte y progreso.
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Figura 19
Figura 20
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La Figura 21 muestra la vista de la Ventad de reporte y progreso para el caso de un flujo que no convergió.
Pueden verse comentarios y advertencias de los posibles problemas que causaron esta situación.
Figura 21
La Figura 22 muestra el caso donde la cantidad de iteraciones no resultó suficiente para resolver el flujo.
Puede apreciarse que la barra de estado muestra el mensaje “Iteration limit exceded”, es decir, se excedió el
límite de iteraciones.
Figura 22
Por último la Figura 23 muestra el mensaje luego de una corrida exitosa. Se indica también el error absoluto
total del sistema en valores de potencia.
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Figura 23
Una vez corrido el flujo, los resultados aparecerán automáticamente en el diagrama unifilar.
Impresión del diagrama unifilar
Para poder imprimir el diagrama unifilar primeramente debemos configurar como deseamos hacerlo, para ello
vamos al menú Diagram/Properties. En el cuadro de diálogo que aparece (Figura 24) seleccionamos la opción
que deseamos en el apartado “Printing”, siendo estas:
•
As seen on the screen = Se imprime la vista actual de la ventana del diagrama.
•
Fit the whole diagram to page = Ajusta el tamaño del diagrama para que se ajuste a los márgenes de la
hoja de impresión.
•
Multi-page = permite imprimir el diagrama en varias hojas y con un determinado zoom.
Otro ajuste que se debe contemplar antes de realizar la impresión es el correspondiente a la hoja, para ello
vamos al menú File/Print Setup….
Una vez que todos los ajusten fueron realizados podemos realizar la impresión mediante la opción Print que se
encuentra en el menú File.
También tenemos la opción de tener una vista previa de la hoja de impresión mediante la opción Print preview
del menú File.
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Figura 24
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