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```Estabilidad en Sistemas de Potencia
Material de entrenamiento
- Ejercicios -
-2-
INDICE
- EJERCICIOS -.................................................................................................................................................................... 1
1 EL PROBLEMA DE UNA M&Aacute;QUINA EN POWERFACTORY ........................................................................................ 3
2 ESTABILIDAD DE PEQUE&Ntilde;A SE&Ntilde;AL EN EL SISTEMA DE UNA M&Aacute;QUINA. .............................................................. 7
4 SISTEMA DE EXCITACI&Oacute;N INCORPORADO (BUILT-IN) ...................................................................................... 10
4.1 AVR ............................................................................................................................................................................ 10
4.2 PSS............................................................................................................................................................................. 13
5 ARRANQUE DE MOTORES.................................................................................................................................... 17
5.1 ARRANQUE DIRECTO................................................................................................................................................... 18
5.2 M&Eacute;TODOS DE ARRANQUE ............................................................................................................................................ 18
5.3 ARRANQUE CON MODIFICACI&Oacute;N DEL TAP DEL TRANSFORMADOR................................................................................. 19
5.4 MOTOR DRIVEN MACHINE (ELMMDM) .......................................................................................................................... 19
6 APPENDIX: DETAILED INSTRUCTIONS............................................................................................................... 21
-3-El problema de una m&aacute;quina en PowerFactory
Seminario DIgSILENT
An&aacute;lisis de estabilidad de sistemas de potencia en PowerFactory
El prop&oacute;sito de los siguientes ejercicios es introducir los m&eacute;todos fundamentales para el estudio de los
diferentes fen&oacute;menos asociados a la estabilidad de sistemas el&eacute;ctricos de potencia (SEPs). Los
diferentes tipos de c&aacute;lculos y las herramientas disponibles en PowerFactory ser&aacute;n introducidas
gradualmente durante los ejercicios de manera de permitir una familiarizaci&oacute;n con los m&eacute;todos de
Los instrucciones en los ejercicios procuran ser precisas y concisas. Es la intenci&oacute;n que Ud. intente
resolver las tareas por s&iacute; mismo. En todos los casos encontrar&aacute; al final de esta gu&iacute;a instrucciones
detalladas para cada tarea seg&uacute;n la referencia [n], donde “n” es el n&uacute;mero bajo el cual encontrar&aacute; las
instrucciones en el ap&eacute;ndice. Podr&aacute; usar tambi&eacute;n estas instrucciones detalladas para repetir los
ejercicios por si mismo luego del entrenamiento.
Durante los ejercicios el instructor le brindar&aacute; ayuda para la realizaci&oacute;n de las tareas y estar&aacute; a su
disposici&oacute;n para contestar preguntas y atender dudas. Por favor, no dude en consultarlo.
&iexcl; Le deseamos &eacute;xito con la tarea !
1 El problema de una m&aacute;quina en PowerFactory
Iniciar PowerFactory con su nombre de usuario (o usuario de entrenamiento) y crear un nuevo
proyecto “PS-Estabilidad” [1] o similar. Puede tambi&eacute;n elegir un nombre para la red o dejar el nombre
propuesto por el programa.
Antes de comenzar a definir la red en el diagrama unifilar, se deber&aacute; construir la librer&iacute;a del proyecto
incluyendo todos los datos el&eacute;ctricos/tipos de los dispositivos el&eacute;ctricos necesarios.
Ingreso de datos para los tipos:
•
En las siguientes tablas se muestran los datos el&eacute;ctricos correspondientes a una l&iacute;nea a&eacute;rea,
un transformador de 2 arrollamientes y un generador. Estos tipos deber&aacute;n ser definidos en la
librer&iacute;a local del proyecto y se usar&aacute;n para definir la red [2].
Linea ‘Tipo CCT’:
Un
Irated
X’
500 kV
1 kA
0.56306 Ohm/km
-4-El problema de una m&aacute;quina en PowerFactory
Sn
UnHV
UnLV
Xshc
2220 MVA
500 kV
24 kV
15 %
Datos b&aacute;sicos:
Sn
Un
cosn
RMS/EMT-Simulaci&oacute;n:
Tag
rstr
xl
xrl
xd
xd’
xd’’
xq
xq’
xq’’
Td’
Td’’
Tq’
Tq’’
Saturaci&oacute;n flujo principal:
SG10
SG12
2220 MVA
24 kV
1
7s
0.003 p.u.
0.15 p.u.
0
1.81 p.u.
0.3 p.u.
0.23 p.u.
1.76 p.u.
0.65 p.u.
0.25 p.u.
1.325967 s
0.023 s
0.3693182 s
0.02692308 s
0.12396 p.u.
0.177575 p.u.
Ingreso de elementos en el diagrama unifilar:
•
•
Crear el caso de estudio de acuerdo al diagrama unifilar mostrado abajo. Insertar los
elementos con los datos dados en la Figura 1 [1].
Datos adicionales al flujo de carga se muestran a continuaci&oacute;n:
- La amplitud de la fuente de tension es puesta a: 0.90081 p.u.
- El generador es definido como tipo PQ constante.
- El generador es despachado con S = 2220MVA y un factor de potencia 0.9
Infinite Bus
500. kV
HV
500. kV
DIgSILENT
G
~
1998.00
967.68
53.41
LV
24. kV
472.13
0.94
20.12
24.00
1.00
28.34
1299.40
412.74
1.67
CCT1
Type CCT
100. km
1998.00
967.68
53.41
-1998.00
-634.64
2.56
Trf
Trf 500kV/24kV/2220MVA
G1
Gen 2220MVA/24kV
698.60
221.90
0.90
CCT2
Type CCT
186. km
450.41
0.90
0.00
-1299.40
56.79
1.67
-1998.00
87.32
2.56
~
V
Infinite Source
-698.60
30.53
0.90
DIgSILENT
-5-El problema de una m&aacute;quina en PowerFactory
Exercise 1
Power System Stability and Control
One Machine Problem
PowerFactory 13.1.252
Project: PF Seminar
Graphic: Grid
Date: 11/11/2004
Annex:
Figura 1:Diagrama unifilar de la red
Simulaci&oacute;n de un cortocircuito en la barra HV:
Simular un cortocircuito en la barra ‘HV’ con una duraci&oacute;n de 110ms y visualizar [6]:
•
•
•
•
•
•
&Aacute;ngulo del rotor del generador (referido al &aacute;ngulo de la barra de referencia)
Tensi&oacute;n en la barra HT y LT
Mostrar el diagrama P-phi de la simulaci&oacute;n [7]
Para ello se deber&aacute;n definer primero las variables del generador como de las barras/terminals que
se desean monitorear [8]. Luego se deber&aacute; definir dos eventos en la barra “HV” donde se definir&aacute;
un cortocircuito pata t=0 s y es despejado para t= 110 ms. [9].
Determinar el tiempo cr&iacute;tico de despeje de falla para el sistema.
-6-El problema de una m&aacute;quina en PowerFactory
Simulaci&oacute;n de cortocircuito en la l&iacute;nea CCT2:
Simular un cortocircuito a la mitad (50%) de la l&iacute;nea ‘CCT2’ con una duraci&oacute;n de 100ms. Despejar
la falla abriendo la l&iacute;nea.
Determinar el tiempo cr&iacute;tico para el despeje de la falla.
Adicionalmente chequear la corriente a trav&eacute;s de las l&iacute;neas CCT1 y CCT2 durante la simulaci&oacute;n,
Simular un cortocircuito al final (99,99%) de la l&iacute;nea CCT2 con una duraci&oacute;n de 100 ms. Despejar
la falla abriendo la l&iacute;nea como en el caso anterior.
Determinar nuevamente el tiempo cr&iacute;tico para el despeje de la falla.
Comparar los resultados de los tiempos cr&iacute;ticos para el despeje de falla en estos casos con el caso
de la falla directamente sobre la barra “HV”. Analizar los resultados.
-7-Estabilidad de peque&ntilde;a se&ntilde;al en el sistema de una m&aacute;quina.
2 Estabilidad de peque&ntilde;a se&ntilde;al en el sistema de una
m&aacute;quina.
Antes de realizar un an&aacute;lisis de valores propios se desea investigar el sistema de una m&aacute;quina
mediante una simulaci&oacute;n transitoria como la realizada en el ejercicio 1. Por lo tanto, se introducir&aacute;
primero una peque&ntilde;a perturbaci&oacute;n en el sistema y se analizar&aacute; luego el comportamiento de la
m&aacute;quina.
Poner primero todos los eventos definidos en el ejercicio anterior fuera de servicio.
Introduciendo una peque&ntilde;a perturbaci&oacute;n:
•
•
•
Mediante la definici&oacute;n de un evento para la m&aacute;quina sincr&oacute;nica incrementar el torque en la
m&aacute;quina en 0,01p.u. para t=0s. [10].
Reducir el torque el&eacute;ctrico del generador G1 nuevamente al valor previo a la perturbaci&oacute;n.
•
Determinar la frecuencia y el amortiguamiento de la oscilaci&oacute;n de la velocidad del generador.
•
Desconectar a continuaci&oacute;n la l&iacute;nea CCT2 e investigar las diferencias en las oscilaciones de la
En vez de investigar el sistema mediante simulaciones transitorias, se analizar&aacute; ahora la estabilidad de
peque&ntilde;a se&ntilde;al mediante la funci&oacute;n “An&aacute;lisis Modal” en PowerFactory. Los autovalores del sistema son
ahora calculados, mostr&aacute;ndose como resultado las frecuencias de oscilaci&oacute;n propias y los coeficientes
An&aacute;lisis modal:
•
•
•
•
•
Ejecutar un flujo de carga y calcular las condiciones iniciales
Ejecutar un an&aacute;lisis modal y calcular todos los autovalores para la velocidad del generador.
Imprimir todos los resultados del an&aacute;lisis de autovalores en la ventana de salida. Analizar aqu&iacute;
primero los resultados a partir de los autovalores &uacute;nicamente, y luego incluyendo la
informaci&oacute;n detallada con los factores de participaci&oacute;n [12]
Comparar los resultados de la simulaci&oacute;n en dominio del tiempo con aquellos del an&aacute;lisis
modal para ambos casos
A continuaci&oacute;n se analizar&aacute; la estabilidad de tensi&oacute;n del sistema de una m&aacute;quina. Esto puede ser
llevado a cabo mediante el uso de curvas tensi&oacute;n-potencia reactiva (V-Q) y curvas potencia activatensi&oacute;n (P-V). Para agilizar el cambio de los par&aacute;metros del sistema (por ejemplo el P de las cargas) y
generar las curvas P-V y V-Q se proveen de escritos DPL que automatizan esta tarea.
Curvas V-Q:
•
•
•
Desactivar primero el proyecto [3].
Importar el archivo denominado ‘V-Q-Curve.dz’ directamente dentro del caso de estudio [13].
Activar el proyecto nuevamente.
•
•
Cambiar la tension de operaci&oacute;n de la barra de potencia infinita a 1p.u.
Antes de ejecutar el escrito DPL se deber&aacute; definir primero un “set de comandos DPL” con el
generador “G1” y la barra “LV” [14].
Editar luego el escrito DPL “V-Q-Curve” y elegir el set de comandos DPL recientemente creado
como selecci&oacute;n general del escrito [15].
Ingresar a continuaci&oacute;n el rango de tensi&oacute;n a ser analizado:
-m&aacute;xima tensi&oacute;n en la barra LV
-M&iacute;nima tensi&oacute;n en la barra LV
-Paso de tensi&oacute;n para el c&aacute;lculo
Adem&aacute;s, ajustar la salida de potencia activa del generador para producir diferentes curvas VQ.
-m&aacute;xima potencia activa del generador G1
-m&iacute;nima potencia activa del generador G1
- paso para al potencia activa del generador
•
•
•
El escrito DPL generar&aacute; autom&aacute;ticamente tantas curves V-Q como pasos para al potencia active del
generador se hayan elegido. Tambien es posible mostrar todas las curvas sobre un mismo diagrama.
Observar adem&aacute;s que el escrito DPL cambia el despacho del generador de P-Q a P-V (tensi&oacute;n en la
barra “LV”) para la generaci&oacute;n de las curvas V-Q.
Curvas P-V:
Para visualizar las curves P-V se deber&aacute; importar otro escrito DPL y realizar algunas
modificaciones en la red. Es por lo tanto aconsejable el realizar una copia de seguridad del
proyecto en el disco r&iacute;gido o bien trabajar sobre una revisi&oacute;n del proyecto.
•
•
•
•
•
Desactivar primero el proyecto [3].
Importar el archive denominado ‘P-V-Curve.dz’. Como destino elegir directamente el caso de
estudio con el que se est&aacute;s trabajando [13].
Activar el proyecto nuevamente
Para analizar la caracter&iacute;stica P-V el generador debe ser puesto fuera de servicio y se debe
conectar una carga en el Terminal “LV”. Definir para esta carga una potencia activa y un
factor de potencia constante.
Definir un “set de comandos DPL” con la carga recientemente agregada y el Terminal “LV”.
•
•
•
Editar luego el escrito DPL “P-V-Curve” y elegir el set de comandos DPL recientemente creado
como selecci&oacute;n general del escrito [15].
Definir ahora el factor de escalonamiento para al carga de acuerdo con el valor de la potencia
activa que haya definido para al misma. Mas a&uacute;n se puede especificar el factor de potencia
para al carga, indicando si este es capacitivo o inductivo.
Observar las diferencias en la curva para al m&aacute;xima potencia transmitida usando diferentes
valores de factor de potencia.
4 Sistema de excitaci&oacute;n incorporado (Built-in)
De esta manera se incluir&aacute; en el estudio los reguladores del generador y se analizar&aacute; su influencia
4.1 AVR
En primer lugar se crear&aacute; un regulador de tensi&oacute;n y se verificar&aacute; su respuesta en lazo abierto. Luego
Respuesta en lazo abierto:
•
•
•
•
Mediante el administrador de datos crear un nuevo “Modelo com&uacute;n” (Common-Model) dentro
de la carpeta de la red del sistema [16].
Seleccionar el bloque “vco_EXAC1A” de la librer&iacute;a IEEE estandard de controladores que
encontrar&aacute; dentro de la librer&iacute;a global de PowerFactory [16].
Ingresar el nombre y los par&aacute;metros de acuerdo con la tabla de la p&aacute;gina siguiente.
Ejecutar un flujo de carga y calcular las condiciones iniciales para verificar la no existencia de
errores.
Verificar la respuesta del modelo a lazo abierto:
•
•
•
Chequear el modelo con una respuesta al escal&oacute;n en la entrada de tensi&oacute;n “usetp” (respuesta
a lazo abierto) [17]
Definir un set de variables para monitorear la respuesta del AVR y visualizar los resultados de
la simulaci&oacute;n [18].
Para verificar la configuraci&oacute;n del controlador, mostrar el diagrama de bloques del mismo
[19].
•
•
•
•
•
Mediante el administrador de datos crear un nuevo modelo compuesto (Composite Model)
dentro de la red [20]..
Seleccionar el frame “IEEE-frame no droop” dentro de la librer&uuml;ia IEEE est&aacute;ndar provista en la
librer&iacute;a global de PowerFactory [20]..
Definir un nombre para este nuevo modelo de planta.
Setear las referencias al generador sincr&oacute;nico “G1” y al regulador de tensi&oacute;n (AVR)
previamente definido [20]..
Ejecutar un flujo de carga y calcular las condiciones iniciales para verificar la no existencia de
errores.
Verificaci&oacute;n el modelo en lazo cerrado aplicando un escal&oacute;n en el valor de referencia de la tensi&oacute;n
(setpoint):
•
•
•
Aplicar un escal&oacute;n a la tensi&oacute;n de referencia “usetp” [17].
Puede cambiar los ajustes de los par&aacute;metros del regulador de tensi&oacute;n (AVR) y observar su
influencia en la respuesta al escal&oacute;n.
Visualizar los resultados de la respuesta al escal&oacute;n [18]..
Ajustes del regulador de tensi&oacute;n (AVR) the ‘vco_EXAC1A’:
-------------------------------------------------------------------------------|
|
DIgSILENT | Project:
|
|
| PowerFactory |------------------------------|
|
13.0.252 | Date: 11/11/2011
|
-------------------------------------------------------------------------------|Grid:Grid
Syst.Stage:Grid
| Annex:
/ 1 |
-------------------------------------------------------------------------------|AVR G1
Common Model
1
/1
|
-------------------------------------------------------------------------------|Model Definition
\Library\Models\IEEE\Models\vco_EXAC1A
|
|Out of Service
No
|
| Parameter
|
|
Tr
Measurement Delay [s]
0.0000
|
|
Tb
Filter Delay Time [s]
1.0000
|
|
Tc
Filter Derivative Time Constant [s]
1.0000
|
|
Ka
Controller Gain [p.u.]
500.0000
|
|
Ta
Controller Time Constant [s]
0.2000
|
|
Te
Excitor Time Constant [s]
0.0100
|
|
Kf
Stabilization Path Gain [p.u.]
0.0300
|
|
Tf
Stabilization Path Delay Time [s]
1.0000
|
|
Kc
Excitor Current Compensation Factor [p.u.]
0.3470
|
|
Kd
Excitor Current Derivative Factor [p.u.]
0.0500
|
|
Ke
Excitor Constant [p.u.]
1.0000
|
|
E1
Saturation Factor 1 [p.u.]
7.4025
|
|
Se1
Saturation Factor 2 [p.u.]
0.2416
|
|
E2
Saturation Factor 3 [p.u.]
9.8700
|
|
Se2
Saturation Factor 4 [p.u.]
1.5373
|
|
Vrmin Controller Minimum Output [p.u.]
-10.0000
|
|
Vrmax Controller Maximum Output [p.u.]
10.0000
|
|
|
--------------------------------------------------------------------------------
DIgSILENT
usetp
Vs
0
Vrmax
1
u
1/(1+sT)
Tr
Vc-
o12
yi1
-
(1+sTb)/(1+sTa)
Tb,Tc
yi
_{K/(1+sT)}_
Ka,Ta
Vr
yi3
[1/sT
Te
-
uerrs
O
Vrmin
upss
Vf
Fex
Vfe
2
Ve
K
Kd
o18
KeSe
Se(efd)+Ke
Ke,E1,Se1,E2,..
0
3
_Fex_
Kc
curex
1
sK/(1+sT)
Kf,Tf
uerrs..
Figura 2: Diagrama de bloques del regulador de tensi&oacute;n vco_EXAC1A
vco_EXAC1A: IEEE Modified Type AC1 Excitation System
A continuaci&oacute;n se analiza la influencia del regulador de tensi&oacute;n (AVR) sobre la estabilidad de peque&ntilde;a
y grandes se&ntilde;ales. Por lo tanto, se deber&aacute; verificar que tanto el modelo compuesto como el regulador
est&eacute;n puestos en servicio.
•
_
_
Simular las perturbaciones introducidas en el ejercicio 1:
Cortocircuito en la barra “HV”
Cortocircuito en la mitad de la l&iacute;nea “CCT2”. Despejar la falla desconectando la l&iacute;nea como
se realiz&oacute; en el ejercicio 1.
•
Determinar el tiempo cr&iacute;tico de despeje de falla para ambos casos.
•
Comparar los resultados y los tiempos cr&iacute;ticos de despeje de fallas con aquellos obtenidos
•
•
Ejecutar un an&aacute;lisis modal para el sistema con el AVR.
Generar una salida para los valores propios, amortiguamientos y frecuencias propias del
4.2 PSS
continuaci&oacute;n un estabilizador de potencia (PSS). El PSS es conectado al frame de control del
Respuesta en lazo abierto:
•
•
•
•
Mediante el administrador de datos crear un nuevo “Modelo com&uacute;n” (Common-Model) dentro
de la carpeta de la red del sistema [16].
Seleccionar el diagrama de bloques “pss_STAB2A” desde la librer&iacute;a standard IEEE provista en
la librer&iacute;a global de PowerFactory [16].
Ingresar el nombre y los par&aacute;metros de acuerdo a la tabla en la p&aacute;gina siguiente.
Ejecutar un flujo de carga y calcular las condiciones iniciales para verificar la no presencia de
errores.
Verificar la respuesta en lazo abierto del modelo procediendo de manera similar a la usada con el
•
•
•
Chequear el modelo con una respuesta al escal&oacute;n aplicada en la potencia de entrada “pgt”
(test de lazo abierto) [17].
Definir un set de variables para monitorear el PSS y visualizar los resultados de la simulaci&oacute;n
de la respuesta al escal&oacute;n durante aproximadamente un segundo [18].
Para verificar el armado del PSS, mostrar un diagrama de bloques del controlador [19].
•
Editar el modelo compuesto (composite model) para el generador y elegir el PSS
recientemente definido para el slot del estabilizador de potencia [20].
•
Ejecutar un flujo de carga y calcular las condiciones iniciales para verificar la no presencia de
errores.
Ajustes para el PSS ‘pss_STAB2A’:
-------------------------------------------------------------------------------|
|
DIgSILENT | Project:
|
|
| PowerFactory |------------------------------|
|
13.0.252 | Date: 11/11/2011
|
-------------------------------------------------------------------------------|Grid:Grid
Syst.Stage:Grid
| Annex:
/ 1 |
-------------------------------------------------------------------------------|PSS G1
Common Model
1
/1
|
-------------------------------------------------------------------------------|Model Definition
\Library\Models\IEEE\Models\pss_STAB2A
|
|Out of Service
No
|
| Parameter
|
|
K2
Washout Factor [p.u.]
1.0000
|
|
T2
Washout Time Constant [s]
4.5000
|
|
K3
Signal Transducer 1th Factor [p.u.]
1.3000
|
|
T3
Signal Transducer Time Constant [s]
2.0000
|
|
K5
Output Filter Factor [p.u.]
1.5000
|
|
T5
Output Filter Time Constant [s]
0.0100
|
|
inv
-1 [-1]
-1.0000
|
|
K4
Signal Transducer 2th Factor [p.u.]
1.0000
|
|
Hlim Controller Maximum Output [p.u.]
0.0500
|
|
|
--------------------------------------------------------------------------------
Verificar el modelo mediante la respuesta al escal&oacute;n en lazo cerrado en la referencia de tensi&oacute;n:
•
•
•
Verificar la respuesta del modelo aplicando un escal&oacute;n en la referencia de tensi&oacute;n “paux”
[17].
Se pueden modificar los ajustes de los par&aacute;metros del estabilizador de manera de observar su
influencia en la resuesta al escal&oacute;n.
Visualizar los resultados de la respuesta al escal&oacute;n [18].
A continuaci&oacute;n se analizar&aacute; la influencia del estabilizador PSS recientemente agregado sobre la
estabilidad de peque&ntilde;as y grandes se&ntilde;ales. Verificar por lo tanto que el AVR y el PSS est&eacute;n puestos
en servicio.
•
_
_
Simular las perturbaciones introducidas en el ejercicio 1:
Cortocircuito en la barra “HV”
Cortocircuito en la mitad de la l&iacute;nea “CCT2”. Despejar la falla desconectando la l&iacute;nea como
se realiz&oacute; en el ejercicio 1.
•
Determinar el tiempo cr&iacute;tico de despeje de falla para ambos casos.
•
Comparar los resultados y los tiempos cr&iacute;ticos de despeje de fallas con aquellos obtenidos
•
Ejecutar un an&aacute;lisis modal para el sistema incluyendo el regulador de tensi&oacute;n (AVR) y el
Generar una salida para los valores propios, amortiguamientos y frecuencias propias del
•
DIgSILENT
paux
0
1
pgt
KsTd/(1+sT1)
K2,T2,T2
KsTd/(1+sT1)
K2,T2,T2
KsTd/(1+sT1)
K2,T2,T2
KB
inv
K/(1+sT)
K3,T3
Hlim
K/(1+sT)
K5,T5
KB
K4
K/(1+sT)
K5,T5
Limiter
upss
Figura 3: Diagrama de bloques del pss_STAB2A (power system stabilizer).
pss_STAB2A: Power System Stabilizing Unit (ASEA)
-17-Arranque de motores
5 Arranque de motores
En este ejemplo se usar&aacute; un sistema de 9 barras de 230 kV, que contiene 3 diferentes generadores y
algunas cargas. En el ejercicio, se modelar&aacute; el motor asincr&oacute;nico auxiliar del generador G3. Luego se
simular&aacute;n diferentes tipos de arranque para este motor, de manera de evaluar el impacto sobre la
red.
Importar y activar el proyecto file “Arranque de Motores_Inicio” [4]
Definir una revisi&oacute;n del caso de estudio base del proyecto utilizando alg&uacute;n otro nombre, por
ejemplo “Arranque Motor”.
M
~
Motor
2.23 MW
0.84 Mvar
3.50 kA
0.39
0.98
26.00
Motor Bus
G3
G
~
14.14
1.02
1.40
85.74 MW
-10.00 Mvar
3.52 kA
83.50 MW
-11.09 Mvar
3.44 kA
Bus 3
Bus 9
237.42
1.03
148.75
-83.50 MW
15.05 Mvar
0.21 kA
47.29 MW
-17.12 Mvar
0.12 kA
Line 5
T3
-2.23 MW
-0.84 Mvar
3.50 kA
Motor Trf
2.24 MW
1.09 Mvar
0.10 kA
Line 4
36.21 MW
2.08 Mvar
0.09 kA
-22.59 Mvar
0.11 kA
36.00 Mvar
0.27 kA
•
•
-46.47 MW
-16.79 Mvar
0.12 kA
-45.57 MW
-13.98 Mvar
0.12 kA
92.04 MW
30.77 Mvar
0.24 kA
Figura 4: Diagrama unifilar del motor a ser agregado al sistema de nueva barras.
Agregar el elemento motor al sistema de nueve barras de acuerdo a como se indica en la Figura 4.
Para ello:
•
•
•
Definir una nueba barra de Un = 0,4 kV en el sistema.
Agregar el transformador del motor utilizando el tipo “Motor-Trf” de la librer&iacute;a de proyecto.
Agregar a continuaci&oacute;n el motor utilizando el tipo (TypAsmo) “2500kW Motor” de la librer&iacute;a
del proyecto.
-18-Arranque de motores
•
•
Editar el elemento motor y ajustarlo en la p&aacute;gina para el flujo de carga como tipo “AS” con
una potencia activa de 2.23 MW.
Verificar los resultados mostrados en la Figura 4 mediante un c&aacute;lculo de flujo de carga.
5.1 Arranque Directo
Simular un arranque de motor utilizando para ello primero la funci&oacute;n de arranque directo predefinida
en PowerFactory. Para ello:
•
•
•
Seleccionar el motor y aquellas barras (selecci&oacute;n m&uacute;ltiples) para las cuales se quiera
monitorear la tensi&oacute;n durante el arranque.
Correr la simulaci&oacute;n de arranque autom&aacute;tica por 10 s.
Observar los diagramas creados autom&aacute;ticamente por la funci&oacute;n, como as&iacute; tambien los
eventos definidos.
5.2 M&eacute;todos de Arranque
•
•
Editar el motor.
En la p&aacute;gina correspondiente a la simulaci&oacute;n RMS (segunda p&aacute;gina) habilitar la opci&oacute;n para el
uso de diferentes m&eacute;todos de arranque.
Caso A:
• Seleccionar un arranque estrella tri&aacute;ngulo.
• Ajustar el cambio de estrella a tri&aacute;ngulo luego de 10 s.
• Ejecutar nuevamente la simulaci&oacute;n durante 20 s. Utilizar un archivo de resultados diferentes
de manera de poder comparar las curvas del arranque directo con el arranque estrellatri&aacute;ngulo.
Caso B:
• Seleccionar un arranque con resistencia variable de rotor.
• Completar la tabla con los siguientes datos:
Resistencia
0,5
0,3
0,15
0
•
Tiempo
[s]
0
10
15
20
Ejecutar nuevamente la simulaci&oacute;n durante 20 s. Utilizar un archivo de resultados diferentes
de manera de poder comparar las curvas con los m&eacute;todos de arranque anteriores.
-19-Arranque de motores
5.3 Arranque con modificaci&oacute;n del tap del transformador
•
Se simular&aacute; el arranque del motor modificando la posici&oacute;n del tap del transformador “Motor
Trf”. El tap del transformador est&aacute; dividido en pasos de 2,5%. Verificar este dato en la p&aacute;gina
del flujo de carga del tipo correspondiente del transformador.
•
•
Definir un evento de par&aacute;metro para “nntap_int” del transformador del motor.
Inicialmente definir la variable “nntap_int” en la posici&oacute;n 20 para t=0 (correspondiente al
50%)
Cambiar luego a la posici&oacute;n 10 (75%) para t=10s.
Seguidamente cambiar a la posici&oacute;n 4 (90%) para t=15s.
Finalmente cambiar a la posici&oacute;n 0 (100%) para t=20s.
Correr la simulaci&oacute;n y observar los resultados.
Graficar la caracter&iacute;stica torque el&eacute;ctrico/mec&aacute;nico en funci&oacute;n de la velocidad. &iquest;Qu&eacute; diferencia
se aprecia respecto a los casos anteriores?
•
•
•
•
•
5.4 Motor Driven Machine (ElmMdm)
Por el momento se ha usado para las simulaciones el modelo de carga mec&aacute;nica incorporado en el
elemento motor. A continuaci&oacute;n se aplicar&aacute; un modelo mas detallado de carga, lo que se implementa
en PF mediante el elemento ElmMdm o “Motor Driven Machine”.
Para definir un modelo de carga mec&aacute;nica externo al motor proceder de la siguiente manera:
•
•
•
•
•
•
•
Clic con el bot&oacute;n derecho del rat&oacute;n sobre el s&iacute;mbolo del motor y seleccionar “Define -&gt; Motor
Driven Machine (mdm)”.
Seleccionar el modelo “ElmMdm_3”.
En la p&aacute;gina RMS del elemento MDM ingresar los datos mostrados en la tabla a continuaci&oacute;n.
Chequear la nueva curva de carga mec&aacute;nica y la caracter&iacute;stica torque – velocidad en la p&aacute;gina
RMS del elemento motor.
Ejecutar la simulaci&oacute;n RMS para el nuevo modelo de carga mec&aacute;nica.
Visualizar las curvas de torque mec&aacute;nico vs. velocidad y de torque el&eacute;ctrico vs. velocidad
resultante de la simulaci&oacute;n. Para ello hacer uso de un diagrama X-Y.
Comparar estas curvas con aquellas mostradas en la ventana de di&aacute;logo del motor.
-20-Arranque de motores
-------------------------------------------------------------------------------|
|
DIgSILENT | Project:
|
|
| PowerFactory |------------------------------|
|
13.1.252 | Date: 11/11/2004
|
-------------------------------------------------------------------------------|Grid:Nine_Bus
Syst.Stage:Motor Starting | Annex:
/ 1 |
-------------------------------------------------------------------------------|Vers. 10.31-Model mdm__3
Vers. 10.31-Model mdm__3
1
/1
|
-------------------------------------------------------------------------------|Out of Service
No
|
|
|
|alf1;Torque at synchronous speed
1.0000 p.u.
|
|slipm;Slip at min. torque
0.8000 p.u.
|
|exp1;Exponent of first polynom. function
2.0000
|
|alf2;Torque at standstill
0.2000 p.u.
|
|exp2;Exponent of second polynom. function
2.0000
|
|xkmm;Torque at slip = Slipm (min. torque)
0.1000 p.u.
|
|
|
--------------------------------------------------------------------------------
-21-Appendix: Detailed Instructions
6 Appendix: Detailed Instructions
#1: To create a new project
Main Menu: &quot;File - New&quot; (Ctrl + N). This opens the &quot;New&quot; dialog. Tick the option &quot;New - Project&quot;.
Enter the project's name. Make sure that the 'Target Folder' points to the folder in which you want to
create the project (normally that is your user account folder).
Press Execute. A grid is automatically created in the new project and a dialog will pop up asking you
for the name of that grid. The empty single line diagram for the newly created grid will be shown.
You may change the name of the project after you have created it through the main menu: &quot;Edit Project&quot;. This menu-option opens the project dialog. Be careful not to change any settings or buttons
which you do not know.
You can change the name of the Study Case through the main menu : &quot;Edit - Study Case&quot;. Here you
can change the name of the study case, but you can also change the settings of the Grids that are
activated by the study case. To change the grids, press the button &quot;Grids/System Stages&quot;. This opens
a list of all Grids. You can either double-click the name to change it (press &quot;return&quot; twice to confirm
the change), or you can select the Grid that you want to change (by left-clicking the icon in the first
column), and press the &quot;Edit Object&quot; Button in the current window.
#2: Inserting Elements inside the Library
First open the data manager and select the local library of your active project. Then press the “New
and select the right device type for inserting into the library for the list shown.
object” button
When the data is inserted, you can select this type for the according element from its edit dialog by
using the option “Select project type…”
#3: (De)activating a Project
The last 5 active projects are listed at the &quot;File&quot; menu on the main menu bar. The currently active
project is the first one in this list. To deactivate the currently active project, select it in the list (left
click it). Alternatively, you may choose the option &quot;File - Close Project&quot; from the main menu.
To activate a project, select it in the list of 5 last active projects. To activate a project that is not in
the list of 5 last active projects, use the option on the main menu &quot;File - Open project&quot;. This brings a
tree with all the projects in your user account. Select the project that you want to activate.
#4: Import a DZ File from Disk
Press Main Menu: “File” -&gt; &quot;Import&quot; or the
button in the data manager. Select the file on disk
that you want to import. If required, press the black arrow button to select another path to which you
-22-Appendix: Detailed Instructions
want to import the objects in the file. This opens a tree with all the folders in your database from
which you can select the correct folder (normally, this would be your user account folder).
-23-Appendix: Detailed Instructions
#5: Inserting Elements into the Single Line Graphic
•
You may want to maximise the drawing area by pressing the
•
Select an object in the drawing toolbox. (start with a busbar or terminal)
•
Move to the drawing area. Position the element by a left click. When you want to move it,
select it with a left mouse click, then drag it along.
•
Select a busbar/terminal and drag the small black squares to resize the busbar/terminal
•
Connect a branch/load/generator etc. by clicking on a busbar/terminal
•
Double-click an element to open its dialog
button. Press this button
In an element's dialog, press the small button with the down-arrow to select a type. Choose &quot;Select
Tips:
•
Start entering a new grid by drawing all busbars/terminals. Then connect the branches
between them.
•
Use the zoom function.
•
Use the undo button if you have drawn an object of the wrong type
#6: Visualizing Results
•
add an new graphics page to the case and select “Virtual Instrument
With the button
Panel”. This will create a new VI page, where plot can be shown.
•
Append a number of virtual instruments (VIs) to the empty page by using the “Append VIs”
button
and entering the number of VIs. Thus a specified number of empty plots will occur
in the page.
•
For a normal plot use the “Subplot (VisPlot)” VI for showing time dependent variables.
•
In the edit dialog of the plot you can then define the variables to look at.
#7: Visualizing Dependent Variables
•
Append a virtual instrument to the VI page by using the “Append VIs” button
. For
showing a variable depending on a second variable use the “X-Y Plot (VisXyplot)” and then
define a variable for the x-axis and one for the y-axis in the edit dialog of the plot.
-24-Appendix: Detailed Instructions
#8: Defining a Variable Selection
•
Before defining the variables to monitor the initial conditions have to be calculated (using the
button)
•
Then right-click on the element to be monitored and select “Define -&gt; Variable Set (Sim)”
•
All variable sets of selected elements are now shown. Double-click the element you just
selected.
•
This brings a selection window, where you can create, select or edit a set of variables. If a
variable set is edited, then a variable set manager will pop up. This variable set manager
shows in the left pane the available variables, and in the right pane the selected variables.
Press the [&lt;&lt;] or [&gt;&gt;] buttons to move the selected variable from the one to the other pane.
•
The variable set will now consist of the selected variables, which are now ready to show in a
plot.
#9: Defining Simulation Events
Before running the simulation it is often necessary to define simulation events, which will take place
during the next simulation.
•
Before specifying an event the initial conditions have to be calculated (using the
•
Then events can be created and defined by opening the current event list (
create new events using the “New Object” button
button)
) and then
.
#10: Changing the Generator Torque
•
Similar to defining the short-circuit events for this exercise a “Event of Synchronous Machine
(ElmSym)” is created in the event list (
) using the “New Object” button
.
•
Make sure you reset the calculation
change the events.
•
Enter the additional torque 0.01p.u. for the first event.
•
Enter the additional torque -0.01p.u. for the second event to get back to the pre-disturbance
values
or run the initial conditions
before trying to
-25-Appendix: Detailed Instructions
#11: Calculate the Eigenvalues
•
Before calculating the eigenvalues with the modal analysis you have first to calculate the
initial conditions using the
•
button
Then the button for the Modal Analysis is becoming active
calculate all system eigenvalues.
. Run the modal analysis to
#12: Output the Calculated Eigenvalues
•
Using the function “Output Calculation Analysis”
and then selecting the option
‘Eigenvalues’ the output of Eigenvalues is activated.
•
Select from the options, which information should be printed to the output window:
- Eigenvalues
- Participations
- Participations detailed
•
When using the Participation/Participation detailed option the ‘Select Eigenvalue(s)’ dorp down
menu should be set to “filtered”. You can edit the filter to a specific maximal damping of the
mode or to a maximal period duration time.
#13: Import of DLP Scripts
Press Main Menu: “File” -&gt; &quot;Import&quot; or the
disk that you want to import.
button in the data manager. Select the project file on
Press the black arrow button to select the study case to which you want to import the script. This
opens a tree with all the folders in your database from which you can select the correct folder
(normally, this would be your user account folder).
#14: Defining a DPL Command Selection
•
Multi-select the required elements in the grid or in the data manager.
•
Right-click the selection.
•
Select ‘Define -&gt; DPL Command Set’ from the context sensitive menu.
The DPL command set is stored inside the study case.
-26-Appendix: Detailed Instructions
#15: Running a DPL command
•
Double-click the DPL command.
•
Insert/Change the listed parameters.
•
Select the DPL command set for the general selection of the script.
#16: Creating a Common Model
•
Open the data manager and select the “grid” in the left window of the manager.
•
Select the “New Object” button
•
Chose the controller definition “vco_ESDC1A” from the global library in the folder
“\Library\Models\IEEE\Models\”.
•
Press OK and insert the controller parameter.
and select “Common Model” in the upcoming dialog.
#17: Open-Loop Test
•
Open the event list (
(EvtPara)” event
•
Select the AVR controller for the element.
•
Insert the name of the variable ‘usetp’ and the new value for this variable (=0.9).
) and use the “New Object” button
to insert a “Set Parameter
#18: Defining Variables and Visualizing Results
•
According to [8] and [6] define and visualize the input variables ‘u’ and ‘usetp’ and the output
(excitation) voltage ‘uerrs’ to the generator.
#19: Show Block Diagram
•
Open the data manager and select the AVR element inside the ‘grid’ or
•
Select the AVR using the button “edit calculation relevant objects”
•
Right-click the element “AVR G1”.
.
-27-Appendix: Detailed Instructions
•
Select the option “Show Graphic” in the context-sensitive menu.
#20: Creating a Composite Model
•
Open the data manager and select the “grid” in the left window of the manager.
•
Select the “New Object” button
•
Chose the controller definition “IEEE-frame no droop” from the global library in the folder
“\Library\Models\IEEE\Frames\”.
•
Press OK and insert the references to the generator and the AVR by right-clicking the slot and
select “select element/type”.
and select “Composite Model” in the upcoming dialog.
#21: Defining a new Revision
•
Right-click the active study case in the data manager and select the option “New -&gt; Revision”.
•
Insert a name for the new study case (i.e. “motor start-up”).
•
Input a name for the new system stage (i.e. also “motor start-up”).
•
Now the new study case is activated.
#22: Running an Automatic Motor Start-Up
•
Select one motor and at least one bus bar or several in the network.
•
Right-click the motor symbol or another selected element.
•
Select the option “Calculate… -&gt; Motor Startup…”
•
Insert the time period for the simulation.