387590578-IEEE-Tutorial-on-the-Protection-of-Synchronous-Generators

DIgSILENT PowerFactory
Material de Entrenamiento
Curso de Análisis de Armónicos
DIgSILENT GmbH
Heinrich-Hertz-Str. 9
72810 - Gomaringen
Alemania
T: +49 7072 9168 0
F: +49 7072 9168 88
http://www.digsilent.de
[email protected]
Revisión r720
Copyright ©2013, DIgSILENT GmbH. Los derechos de propiedad de este documento pertenecen a DIgSILENT GmbH. No está permitida la reproducción o copia total o parcial de este
documento, ni ser transmitido por cualquier medio electrónico o mecánico, sin el permiso previo
y por escrito de DIgSILENT GmbH.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
1
Índice
Índice
1. Introducción
4
2. Flujo de Carga Armónicos
5
2.1. Configuración para el análisis de armónicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.1.1. Compensación Estática de Energı́a Reactiva . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.1.2. HVDC de 12 pulsos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
2.1.3. Otras cargas distorsionadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
2.1.4. Cargas No Distorsionadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.2. Análisis de los resultados del flujo de carga armónico . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.2.1. Cálculo de los ı́ndices de distorsión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
2.2.2. Evaluando el impacto de las diferentes cargas distorsionadas . . . . . . .
10
2.2.3. Operación desbalanceada del puente de doce pulsos . . . . . . . . . . .
10
3. Análisis del Barrido de Frecuencia
12
3.1. Impedancias propias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
3.2. Impedancias mutuas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
3.3. Influencia del modelo de la lı́nea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13
4. Diseño del Filtro de Armónicos
14
4.1. Banco de filtros HVDC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14
4.2. Banco de filtros de cargas distorsionadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15
5. Evaluación de la Calidad de Energı́a según IEC 61400-21
16
5.1. Configuración del caso de estudio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16
5.2. Definición de la inyección armónica y de los tipos de coeficientes del flicker . . .
18
5.3. Evaluación de la distorsión de tensión armónica y de la severidad del flicker . . .
18
5.4. Diseño del filtro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
6. Impedancia del Armónico de la Red
22
6.1. Caracterı́sticas de la frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
6.2. Lugar geométrico de la Impedancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
23
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
2
Índice
7. Análisis de Armónicos en Sistemas de Distribución Desbalanceados
27
7.1. Configuración del modelo para el análisis de armónicos desbalanceados . . . .
29
7.2. Ejecutando un análisis de armónicos desbalanceados . . . . . . . . . . . . . . .
29
Referencias
31
Índice de figuras
32
Índice de cuadros
33
Glosario de términos
34
Apéndice
35
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
3
1
1.
Introducción
Introducción
El objetivo de estos ejercicios es presentar las funciones de PowerFactory para el análisis de
armónicos en los sistemas eléctricos de potencia. Las tareas incluyen la configuración de los
modelos de las redes, correr flujos de carga armónicos y simulaciones de barridos en frecuencia, y graficar e interpretar los resultados.
Las instrucciones en los ejercicios son breves con la intención de aprender de los errores cuando se realicen determinadas tareas. Un instructor le ayudará a resolver los ejercicios. Adicionalmente, le brindará respuestas a preguntas generales relacionados al tema del entrenamiento.
¡No dude en consultarle si tiene alguna duda!
¡Le deseamos el mayor de los éxitos!
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
4
2
2.
Flujo de Carga Armónicos
Flujo de Carga Armónicos
El propósito de este ejercicio es mostrar las pautas para la preparación y el análisis de los
problemas de armónicos en un sistema de transmisión de sistemas de potencia. El sistema
de prueba que usaremos para nuestros ejercicios se basa en el sistema de transmisión de
referencia de 14 barras de la IEEE [4] mostrado en la figura 2.1.
Importar el archivo Test System Harmonic Analysis-Start.pfd y activarlo [A.3].
Notar que el sistema importado no contiene ninguna carga distorsionada. En las secciones siguientes agregaremos dos nuevas fuentes de armónicos: un HVDC de 12 pulsos
(mostrado de color azul en la figura 2.1), la otra es un SVC (en rojo).
Familiarı́cese con el sistema. Está coloreado de acuerdo a los niveles de voltaje. Corra un
flujo de carga y determine la generación total, la demanda total, la capacidad instalada y
las pérdidas totales de la red.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
5
2
Flujo de Carga Armónicos
Figura 2.1: Diagrama unifilar del sistema de prueba
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
6
2
Flujo de Carga Armónicos
2.1.
Configuración para el análisis de armónicos
2.1.1.
Compensación Estática de Energı́a Reactiva
El compensador estático de energı́a reactiva se modela como un TCR (reactor controlado por
tiristores) en paralelo con bancos de condensadores. Estos bancos de condensadores se sintonizan a una frecuencia especı́fica (agregando una pequeña inductancia en serie) para que
cada uno actúe como un filtro.
Crear una variación [E.1] para agregar el SVC al sistema base. El SVC consta de filtros
armónicos y de un TCR conectado en delta.
Definir el SVS (ElmSvs) (sistema de compensación estática de energı́a reactiva) de acuerdo a la figura 2.1(en rojo).
• El TCR tiene una reactancia de 12.9 MVAr.
• En la pestaña de Flujo de Carga ajustar el SVS para controlar la tensión de la barra
9 en 1.02 p.u. Ajustar el droop en 1 %.
Se muestran las inyecciones de armónicos del SVS en la tabla 2.2. Cree un nuevo tipo
de espectro para estas inyecciones de corriente y asignarla al SVS en su pestaña de
armónicos.
Definir los filtros de acuerdo a la tabla 2.1. Todos los filtros están sintonizados a una
frecuencia (filtros R-L-C).
Correr un flujo de carga para verificar la definición del SVS. Verificar posibles mensajes
de error o de advertencia en la ventana de salida.
Orden del Armónico
11
7
5
2
Potencia Q [MVAr]
3.0
3.0
3.0
4.0
Resistencia [Ω]
1.0
1.0
1.0
1.0
Cuadro 2.1: Filtros para el SVC
Orden
1
5
7
11
13
17
19
23
25
29
Mag[pu]
1.0000
0.0702
0.0252
0.0136
0.0075
0.0062
0.0032
0.0043
0.0013
0.0040
Ángulo[grados]
46.92
-124.40
-29.87
-23.75
71.50
77.12
173.43
178.02
-83.45
-80.45
Cuadro 2.2: Inyecciones de armónicos de corriente del TCR conectado en delta
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
7
2
Flujo de Carga Armónicos
2.1.2.
HVDC de 12 pulsos
El terminal HVDC se modela como dos rectificadores de puente de seis pulsos para analizar
los efectos de la cancelación debido al conexionado del transformador Y-Y y Y-D.
Crear una variación [E.1] para agregar el HVDC a la barra 3 del sistema base de acuerdo
a la figura 2.1(en azul).
Transformador de Tres Devanados:
• Grupo vectorial: Y0y0d1.
• Potencia aparente nominal: 135/67.5/67.5 MVA
• Tensión nominal: 230/35.4/35.4 kV
• Impedancia de cortocircuito: HV-MV = HV-EHV = 1.89 %, MV-LV = 10 %
Para el objetivo de este análisis, los rectificadores de seis pulsos se modelan como dos
generadores estáticos (ElmGenstat):
• Potencia aparente nominal: 80 MVA
• Factor de potencia nominal: 0.8
• Categorı́a al terminal HVDC
• Tipo de la barra correspondiente: PQ, con P = -59.5 MW y Q = -3.36 MVAr.
• En la pestaña de Armónicos, asignar el espectro de armónicos el rectificador de 6
pulsos que encontrará en la librerı́a del proyecto.
El banco de condensadores en la barra 3 consta de dos condensadores, 25 MVAr cada
uno.
Correr un flujo de carga para verificar los ajustes del HVDC. Verificar posibles mensajes
de error o de advertencia en la ventana de salida.
2.1.3.
Otras cargas distorsionadas
La Carga 13 en el sistema es una carga distorsionada que representa a variadores de velocidad. Para el análisis de armónicos basta con representar los variadores de velocidad con
cargas no lineales y se modela de esa manera para una inyección de corriente.
Editar la Carga 13 y crear un nuevo tipo de carga Non-linear load type (Tipo de carga no
lineal).
En la pestaña de datos básicos del tipo de la carga configurar la tecnologı́a de fases como
3PH:PH-E.
En la pestaña de armónicos del tipo de la carga configurar el modelo de la carga como
current source (fuente de corriente). Esto le permitirá asignar un espectro al elemento
carga, y de esta manera definir la inyección de armónicos de corriente para esta carga no
lineal. Presionar OK.
En la pestaña de Armónicos del elemento carga, asocie el espectro de armónicos rectificador de 12 pulsos que encontrará en la librerı́a del proyecto.
Correr un flujo de carga para verificar la definición de la carga no lineal. Verificar posibles
mensajes de error o de advertencia en la ventana de salida.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
8
2
Flujo de Carga Armónicos
2.1.4.
Cargas No Distorsionadas
Para el resto de cargas lineales en el sistema es importante definirlos como impedancias para
el análisis de armónicos.
Crear un nuevo tipo de carga y seleccionar el modelo de carga Impedance, Model 1.
Seleccionar el modelo de carga purely inductive/capacitive (puramente inductivo/capacitivo).
Con excepción de la carga 13 (carga distorsionada), asignar el tipo de carga lineal a todas
las otras cargas en el sistema.
2.2.
Análisis de los resultados del flujo de carga armónico
2.2.1.
Cálculo de los ı́ndices de distorsión
Como el sistema tiene cargas balanceadas y las lı́neas de transmisión están transpuestas, bastará un análisis de armónicos balanceados para determinar los niveles de distorsión armónicos
en el sistema.
Cambie la barra de herramientas de cálculo presionando el ı́cono Change Toolbox (
seleccione Análisis Armónico (Harmonic Analysis).
)y
Realice un cálculo de flujo de carga de armónicos para todas las frecuencias usando una
representación de red balanceada. ( )
Ajustar las opciones de comando como corresponda. Para la frecuencia de salida seleccionar el quinto armónico: además del resultado que incluya todas las frecuencias,
PowerFactory también mostrará los resultados para esta frecuencia de salida. Nota: verificar que la frecuencia nominal en la ventana de diálogo corresponda a la frecuencia
nominal de la red.
Verificar posibles mensajes de error o de advertencia en la ventana de salida.
Defina un diagrama de barras para la distorsión de tensión armónica en las barras conectadas a cargas distorsionadas, es decir, las barras 3, 8 y 13.
• Presionar el botón Create Distortion Plot ( ) y seleccione las barras y sus variables
HD en la lista de curvas del diagrama. (Consejo: En la versión 14.1 de PowerFactory
o las anteriores, este botón no existı́a, para estas versiones seleccionar múltiples
barras en el diagrama unifilar, luego presione el clic derecho en la selección y seleccionar Show Distortion diagram: Harmonic Distortion.)
• Validar las distorsiones de tensiones armónicas en las barras mencionadas contrastando con los lı́mites de tensiones según la IEEE. En la ventana de diálogo del
diagrama de distorsión armónica puede seleccionar de una lista de lı́mites predefinidos. Tener en cuenta que los lı́mites se aplican a diferentes niveles de tensiones.
También puede agregar un lı́mite definido por el usuario.
• Identificar aquellas barras y frecuencias donde el sistema no cumpla con los lı́mites
máximos de distorsión de tensión.
Volver a correr el flujo de carga armónico y mostrar los resultados en el diagrama unifilar
(corrientes y distorsión armónica) para las frecuencias de salida donde se superaron los
lı́mites de distorsión. Analizar en cada caso el flujo de corriente.
Listar en una página de datos flexible la distorsión armónica total para todas las barras.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
9
2
Flujo de Carga Armónicos
Además de los ı́ndices de armónicos de tensión en las barras, PowerFactory puede crear gráficos de distorsión y de formas de ondas armónicas para otras variables, tales como la corriente
a través de los elementos de las ramas o la corriente de la carga. Para hacer esto, el usuario
primero debe definir un conjunto de variables antes que ejecute el cálculo de flujo de carga
armónico.
Definir un conjunto de variables con la amplitud de la corriente I:bus1 y la fase phii:bus1
de todas las cargas distorsionadas para reconstruir la forma de onda tanto de la amplitud como de la fase según se requiera. De esta manera al seleccionar las variables de
resultado apropiadas, se pueden monitorear las corrientes y las tensiones de cualquier
elemento (¡no tiene que ser necesariamente un elemento de carga!).
Definir ahora un conjunto de variables para monitorear las tensiones conectadas a las
cargas distorsionadas. Defina un conjunto de variable apropiado.
Volver a ejecutar el flujo de carga armónico.
Definir un Waveform plot para visualizar la corriente de carga armónica de las cargas
seleccionadas.
Además de la forma de onda, visualizar el espectro de armónicos de corriente (BarDiagram).
2.2.2.
Evaluando el impacto de las diferentes cargas distorsionadas
Hasta el momento ha definido varias cargas distorsionadas en el sistema.
¿Qué cargas tienen el mayor impacto en la distorsión de tensión armónica? ¿Cuáles
de las cargas distorsionadas tienen un impacto moderado en los ı́ndices de distorsión
armónica?
Estas son algunas guı́as para ayudarlo en el análisis:
Trate de conectar las cargas distorsionadas una por una.
Fı́jese en los ı́ndices de distorsión de la tensión ası́ como en las corrientes armónicas.
Para facilitar esta tarea, defina diferentes conjuntos de caso de estudio con escenarios.
Esto le permitirá cambiar entre ellos fácilmente.
2.2.3.
Operación desbalanceada del puente de doce pulsos
Ahora analizaremos en detalle la operación del HVDC de doce pulsos modelado como dos
rectificadores de seis pulsos. Recuerde la presentación acerca de las inyecciones balanceadas
y desbalanceadas y de los armónicos caracterı́sticos.
Definir un conjunto de variables para la amplitud de la corriente I:bus1 y de la fase
phii:bus1 en los tres devanados del transformador del HVDC.
Volver a ejecutar el flujo de carga armónico.
Crear un Waveform plot y un Bar-Diagram para visualizar la corriente de carga armónica
en los tres devanados.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
10
2
Flujo de Carga Armónicos
Además de la forma de onda, visualizar el espectro de corriente armónico (Bar-Diagram).
¿Qué puede concluir acerca del comportamiento de los armónicos 5, 7, 9 y 11? ¿Cuáles
tienen secuencia positiva y cuáles secuencia negativa?
Reduzca la potencia activa y la reactiva de uno de los puentes de seis pulsos en 20 %.
Esto representa una operación desbalanceada de las 2 ramas del rectificador de 12 pulsos.
Volver a ejecutar el flujo de carga armónico. Emplear de nuevo la representación balanceada de la red y seleccionar como frecuencia de salida el armónico de orden 5.
Comparar los resultados con el caso de cargas balanceada del ejercicio anterior y explicar
las diferencias.
¿Cómo cambian las inyecciones de corriente de secuencia positiva y negativa?
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
11
3
Análisis del Barrido de Frecuencia
3.
Análisis del Barrido de Frecuencia
Ahora analizaremos la propia red y las impedancias mutuas en barras diferentes del sistema
por medio de barridos de frecuencia y de su correlación con los ı́ndices de distorsión armónica
en el ejercicio anterior.
3.1.
Impedancias propias
Las impedancias propias son una buena indicación del nivel de distorsión de tensión armónica
que puede esperarse de las inyecciones de corriente armónicas en la misma barra. Ası́, por
ejemplo, si una carga inyecta una corriente armónica a la frecuencia donde ocurre una resonancia paralela, y por lo tanto, a un máximo relativo de la curva de impedancia propia, se puede
esperar una distorsión de alta tensión en esa frecuencia.
Definir los conjuntos de variable para la impedancia en todas las barras conectadas a
cargas distorsionadas. Realice un monitoreo de la amplitud Z, la fase phiz y de la parte
real R e imaginaria X de la impedancia.
Realizar un cálculo de barrido de frecuencia (
) con las siguientes opciones:
• Balanceado, secuencia positiva
• Usar la Frecuencia de Inicio: 10 Hz / Frecuencia Final: 2 kHz
• Tamaño del paso de la frecuencia: 0.1 Hz
• Habilitar la adaptación automática del tamaño del paso.
Crear una gráfica para la magnitud y la fase de la impedancia propia en las barras seleccionadas.
Identificar los puntos de la resonancia paralela y en serie. Tome nota de estos valores
porque los necesitaremos para su análisis posterior.
Crear un diagrama de lugar de raı́ces e identificarlo en las gráficas de las frecuencias de
resonancia.
Basándose en los resultados del análisis de esta frecuencia:
¿Se correlacionan las frecuencias de resonancia con los órdenes de armónicos en las
que observó los ı́ndices de distorsión de alta tensión en la sección 2.2.1?
¿Son estas frecuencias las de resonancia en serie o en paralelo?
3.2.
Impedancias mutuas
Las impedancias mutuas indican el nivel de distorsión armónica que resultan de las inyecciones
de corrientes armónicas en una barra diferente.
Definir los elementos de datos mutuos ElmMut entre las barras conectadas a cargas
distorsionadas.
• Realice una selección múltiple de barras, presionando el botón derecho del mouse
en la selección y en el menú contextual seleccionar Define → Mutual Data.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
12
3
Análisis del Barrido de Frecuencia
Definir los conjuntos de variables para los elementos de datos mutuos. Realice un monitoreo de la amplitud Z12 , la fase phiz12 y de las partes reales R12 e imaginarias X12 de la
impedancia mutua.
Vuelva a ejecutar el cálculo del barrido de frecuencia.
Cree una gráfica para la amplitud y la fase de las impedancias mutuas bajo análisis.
Identificar los puntos de la resonancia en serie y en paralelo.
Analizar la correlación con los ı́ndices de distorsión de voltaje calcuados en la sección 2.2.1.
3.3.
Influencia del modelo de la lı́nea
Ahora investigaremos los efectos del uso de diferentes modelos de lı́nea tales como el modelo de parámetros concentrados y el modelo de parámetros distribuidos del circuito pi en la
evaluación de la resonancia armónica.
Cambiar el modelo de todas las lı́neas de transmisión de 230 kV de parámetros concentrados Lumped a Distribuidos. Como este es un estudio de comparación, cree un nuevo
caso de estudio y almacene los cambios en una variación de red.
Vuelva a ejecutar el barrido de frecuencia.
Compare los resultados para las impedancias propias entre ambos modelos de lı́nea.
¿Qué es lo que sugieren los resultados para la representación de lı́neas de transmisión
largas?
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
13
4
Diseño del Filtro de Armónicos
4.
4.1.
Diseño del Filtro de Armónicos
Banco de filtros HVDC
El banco de condensadores existente del sistema HVDC se puede desintonizar para filtrar las
inyecciones de corrientes armónicas en esta barra. Es por eso que al agregar una pequeña
inductancia en serie con el condensador del banco, el banco de condensadores se convierte
en un filtro que puede usarse para mitigar la distorsión armónica.
El objetivo de este ejercicio es diseñar el banco de condensadores en la barra 3. Las siguientes
instrucciones lo orientan para dimensionar y verficar los filtros. Tomar en cuenta que el dimensionamiento del filtro no es un procedimiento directo sino que requiere varias revisiones dado
que se pueden encontrar más de un esquema de filtro posible.
El análisis de flujo de carga en la sección 2 ha mostrado que la distorsión armónica en
las órdenes de armónicos 11, 13 y 23 exceden los lı́mites de emisión. Por lo tanto estas
órdenes de armónicos son candidatos naturales para sintonizar los filtros. De allı́ que
como un primer intento usemos el siguiente arreglo de filtros:
• Un filtro pasabanda con sintonización simple para el armónico de orden 11.
• Un filtro pasabanda con sintonización simple para el armónico de orden 13.
• Un filtro paso alto para el armónico de orden 23.
La potencia reactiva total deberı́a ser igual a 50 MVAr, la que es la compensación de
potencia reactiva total en la barra 3, es decir, 2 · 25 = 50 MVAr.
La potencia reactiva compartida entre los filtros deberı́a corresponder aproximadamente
a la inversa del orden de sintonización respectivo (1/11 : 1/13 : 1/23). Esta regla empı́rica
para la potencia reactiva nos permite seleccionar arreglos de filtros que pueden encontrarse en el mercado.
Use un Quality factor at resonance frequency (factor de calidad a la frecuencia de resonancia) igual a 100.
El filtro pasa alto deberı́a limitar la impedancia de red a 100 Ω para las frecuencias altas.
Para verificar la eficacia y la validez de la solución, usar las siguientes herramientas que ya han
sido cubiertas en las secciones anteriores:
Verificar los lı́mites de distorsión armónica de tensión por medio de los cálculos de flujo
de carga armónicos.
Realizar un barrido de la impedancia de la red para verificar que las frecuencias de resonancia existentes no se desplacen hacia las órdenes de armónicos menores o que las
amplitudes sean amplificados por los filtros.
Usar el Filter Report para verificar las tensiones y las corrientes en los componentes internos del filtro, especialmente la tensión en el condensador a la frecuencia de sintonización.
Una vez que haya completado el análisis y que esté satisfecho con la solución, imprima un
reporte Filter Layout Report. Este reporte resume todos los datos de diseño de su filtro.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
14
4
Diseño del Filtro de Armónicos
4.2.
Banco de filtros de cargas distorsionadas
Ahora se le pide que diseñe un banco de filtros para la carga distorsionada en la barra 13. El
filtro debe lograr que la carga cumpla con los máximos lı́mites de distorsión de voltaje. Al mismo
tiempo, el filtro deberá compensar el factor de potencia de la carga hasta cerca de 1 p.u.
Basándose en el procedimiento seguido anteriormente y de los resultados del análisis de
flujo de carga armónico, diseñe el banco de filtros.
Verique el diseño del filtro por medio de un Filter Report.
Realizar un barrido de la impedancia de la red para verificar que las frecuencias de resonancia existentes no se desplacen hacia las órdenes de armónicos menores o que las
amplitudes sean amplificadas por los filtros.
Imprima un reporte Filter Layout para que sirva de documentación.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
15
5
Evaluación de la Calidad de Energı́a según IEC 61400-21
5.
Evaluación de la Calidad de Energı́a según IEC 61400-21
En este ejercicio evaluará la calidad de energı́a de un campo eólico de acuerdo a IEC 61400-21
[1]. El análisis incluye el cálculo de la distorsión de voltaje debido a las inyecciones armónicas,
al cambio relativo en la tensión debido a las operaciones de conmutación en el campo eólico y
a la severidad del flicker durante las operaciones continuas y de conmutación.
Importar el proyecto Power Quality acc. IEC 61400-21 Start.pfd y actı́velo. Este contiene
un parque eólico que consta de 15 WTG a potencia nominal de 3.16 MVA, un sistema
colector de cables de 20 kV y un transformador de campo eólico de 56 MVA como se
muestra en la figura 5.1. El sistema de alta tensión (110 kV) por encima del PCC se ha
modelado como una red externa.
La salida de la potencia activa de los WTG se controlan por la caracterı́stica de potencia/velocidad del viento, siendo la velocidad del viento controlada por el trigger discreto
Wind Speed. Debajo y por encima de la velocidad de corte (cut-in) del viento se desconecta al generador automáticamente (interruptor abierto).
El condensador shunt controla el intercambio de potencia reactiva en el the PCC a ±1 MVAr.
Observe las opciones de control en su pestaña de Flujo de Carga. Cuando corra el fujo
de carga habilite la opción Automatic Shunt Adjustment en la pestaña Basic Options.
Notar que además hay dos escenarios predefinidos para la potencia máxima y mı́nima de
cortocircuito en el PCC (red externa).
5.1.
Configuración del caso de estudio
Para analizar la influencia de los diferentes factores en los ı́ndices de calidad de energı́a, estudiaremos los casos listados en la tabla 5.1. Configure los casos de estudio como se le indica.
Corra un flujo de carga y complete las columnas vacı́as en la tabla. Habilite las opciones Automatic Tap Adjustment of Transformers y Automatic Shunt Adjustment en el comando de flujo
de carga. Además el flujo de carga deberı́a considerar los lı́mites de potencia reactiva.
Caso de
Estudio
Caso 1
Caso 2
Caso 3
Caso 4
Potencia
de
Cortocircuito
[MVA]
Mı́nimo
Mı́nimo
Máximo
Máximo
Velocidad
del Viento
[m/s]
8
15
8
15
Comp. Q
Intercambio de Potencia
[MVAr]
[MW]
[MVAr]
Cuadro 5.1: Casos de estudio para la evaluación de la calidad de la energı́a
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
16
5
Evaluación de la Calidad de Energı́a según IEC 61400-21
Figura 5.1: Diagrama unifilar del caso del ejercicio
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
17
5
Evaluación de la Calidad de Energı́a según IEC 61400-21
5.2.
Definición de la inyección armónica y de los tipos de coeficientes
del flicker
Para la evaluación de la calidad de la energı́a definiremos tipos para la inyección de armónicos
de la corriente y de la emisión de flicker de las turbinas eólicas y asignarlas a los generadores.
Editar el primer WTG (generador estático) y seleccione su pestaña Harmonic. Deberá especificar las inyecciones de armónicos de corriente y la emisión de flicker del WTG seleccionando o creando los tipos correspondientes.
Definir un nuevo tipo de inyección de corriente de armónicos TypHmccur de acuerdo a
los datos de prueba suministrados en la tabla 5.6. Asegurarse de seleccionar el espectro
IEC 61000. Las inyecciones se definen como % de la corriente nominal del generador.
Ingrese el máximo valor para cada orden de armónico para analizar los peores casos.
Para este ejercicio deje las impedancias (R y X) del equivalente Norton a sus valores por
defecto (infinito). Esto significa que la inyección es una inyección de corriente pura con
impedancia de salida infinita (o admitancia de salida cero).
Para especificar la contribución del flicker del WTG, cree un nuevo tipo de Coeficiente
Flicker: TypFlicker con los datos suministrados en la tabla 5.3 hasta la 5.5. La velocidad
de viento promedio anual en la zona de la granja eólica es de 7.5 m/s. Los datos a ingresar
constan de:
• Coeficiente de flicker para la operación continua.
• Factor de paso del flicker para las operaciones de conmutación: los datos de prueba
se definen generalmente para la velocidad de arranque y de corte a la velocidad
nominal. El peor caso es normalmente durante el arranque a la velocidad nominal.
• Factor de cambio de tensión: la misma consideración que con el factor de paso del
flicker.
• Máximo número de conmutaciones para el corto y largo plazo.
Asignar los nuevos tipos a todos los WTG (generadores estáticos).
5.3.
Evaluación de la distorsión de tensión armónica y de la severidad
del flicker
Realizar un cálculo del flujo de carga armónico con las siguientes opciones:
• Representación de la red: Balanceado
• Calcule el flujo de carga armónico en todas las frecuencias
• Calcule el Flicker
• En la pestaña IEC 61000-3-6 verificar que las fuentes de armónicos se configure de
acuerdo a IEC 61000-3-6. Esta opción define las leyes de sumatoria que se aplicarán
para el cálculo. Tomar en cuenta que si desea usar una ley de sumatoria diferente,
es decir, coeficientes diferentes, puede seleccionar la opción definida por el usuario.
En el diagrama unifilar o en la página de datos flexibles mostrar las siguientes variables
de resultado:
• Distorsión armónica total en el PCC
• Distorsión armónica y tensión armónica en el PCC para la frecuencia de salida:
adicionalmente puede crear un diagrama de distorsión de voltaje. Puede especificar
los lı́mites armónicos como definidos por el usuario para una mejor visualzación.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
18
5
Evaluación de la Calidad de Energı́a según IEC 61400-21
• Factores de distorsión de flicker de corto y de largo plazo para la operación continua
• Factores de distorsión de flicker de corto y de largo plazo para las operaciones de
conmutación
• Cambio relativo de la tensión ( %)
Compare los resultados con los lı́mites de distorsión de acuerdo a IEC 61000-3-6 [2].
Puede visualizar estos lı́mites en el diagrama de distorsión. Para la emisión del flicker
use los niveles de lı́mites de planeamiento recomendados en IEC 61000-3-7 [3] que se
muestran en la tabla 5.2.
P st
P lt
Niveles de Planeamiento
MT
AT-MAT
0,9
0,8
0,7
0,6
Cuadro 5.2: Valores indicativos de los niveles de planeamiento P st y P lt para MT, AT y MAT
(EHV) según IEC 61000-3-7 [3]
¿Cumple la granja eólica con los requerimientos de calidad de energı́a para la conexión
a la red bajo estas condiciones de operación? Identificar los casos de estudio que no los
cumplen.
¿Qué factores (como potencia de cortocircuito, velocidad de viento, etc.) son los que más
influencian los resultados? ¿Puede explicar porqué?
Ángulo de fase de la impedancia de la red ψk
Promedio anual de la velocidad del viento, va [m/s]
va = 6.0 m/s
va = 7.5 m/s
va = 8.5 m/s
va = 10.0 m/s
30° 50° 70°
85°
Coeficiente del flicker c(ψk , va )
2,6 2,1 1,4
1,1
2,9 2,3 1,6
1,1
2,9 2,4 1,6
1,2
2,9 2,4 1,6
1,2
Cuadro 5.3: Reporte de los resultados de las pruebas de la calidad de la energı́a de la turbina
eólica según el IEC 61400-21: Coeficiente del flicker c(ψk , va )
Caso de operación conmutada
Máx. número de operaciones de conmutación, N10
Máx. número de operaciones de conmutación, N120
Ángulo de la impedancia de la red ψk
Factor de paso del flicker kf (ψk )
Factor de paso de la tensión ku (ψk )
Velocidad de corte del viento
3
8
30°
50°
70°
85°
0,09 0,12 0,14
0,16
0,12 0,17 0,22
0,24
Cuadro 5.4: Reporte sobre los resultados de las pruebas de calidad de energı́a de la turbina
eólica de acuerdo a IEC 61400-21: Índices de calidad de energı́a para la velocidad de viento
de arranque y de corte
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
19
5
Evaluación de la Calidad de Energı́a según IEC 61400-21
Caso de operación conmutada
Máx. número de operaciones de conmutación, N10
Máx. número de operaciones de conmutación, N120
Ángulo de la impedancia de la red ψk
Factor de paso del flicker kf (ψk )
Factor de paso de la tensión ku (ψk )
Velocidad de corte del viento
3
8
30°
50°
70°
85°
0,09 0,12 0,13
0,17
0,91 0,72 0,35
0,24
Cuadro 5.5: Reporte de los resultados de las pruebas de calidad de energı́a de la turbina
eólica de acuerdo a IEC 61400-21: Índices de calidad de energı́a para la velocidad de viento
de arranque y de corte
kimax = 1, 5
Pbin [ %]
Orden
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
...
0
I/In
[ %]
0,6
0,6
0,5
1,2
0,3
1,0
0,3
0,1
0,2
0,1
0,1
0,1
0,1
0,4
0,1
0,2
...
10
I/In
[ %]
0,6
0,6
0,5
1,2
0,3
1,0
0,3
0,1
0,2
0,1
0,1
0,1
0,1
0,4
0,2
0,2
...
20
I/In
[ %]
0,6
0,6
0,5
1,2
0,3
1,0
0,3
0,1
0,2
0,1
0,1
0,1
0,1
0,4
0,2
0,2
...
30
I/In
[ %]
0,6
0,6
0,5
1,2
0,3
1,0
0,3
0,1
0,2
0,1
0,1
0,1
0,1
0,4
0,1
0,2
...
40
I/In
[ %]
0,6
0,6
0,5
1,2
0,3
1,0
0,3
0,1
0,2
0,1
0,1
0,1
0,1
0,4
0,1
0,2
...
50
I/In
[ %]
0,3
0,3
0,3
0,6
0,2
0,6
0,2
0,0
0,1
0,0
0,0
0,0
0,0
0,2
0,0
0,1
...
60
I/In
[ %]
0,3
0,3
0,3
0,6
0,2
0,6
0,2
0,0
0,1
0,0
0,0
0,0
0,0
0,2
0,0
0,1
...
70
I/In
[ %]
0,3
0,3
0,3
0,6
0,2
0,6
0,2
0,0
0,1
0,0
0,0
0,0
0,0
0,2
0,0
0,1
...
80
I/In
[ %]
0,3
0,3
0,3
0,6
0,2
0,6
0,2
0,0
0,1
0,0
0,0
0,0
0,0
0,2
0,0
0,1
...
90
I/In
[ %]
0,6
0,6
0,5
1,2
0,3
1,0
0,3
0,1
0,2
0,1
0,1
0,1
0,1
0,4
0,1
0,2
...
100
I/In
[ %]
0,6
0,6
0,5
1,2
0,3
1,0
0,3
0,1
0,2
0,1
0,1
0,1
0,1
0,4
0,1
0,2
...
max.
I/In
[ %]
0,6
0,6
0,5
1,2
0,3
1,0
0,3
0,1
0,2
0,1
0,1
0,1
0,1
0,4
0,2
0,2
...
Cuadro 5.6: Reporte de los resultados de las pruebas de calidad de energı́a de turbinas eólicas
de acuerdo a IEC 61400-21: Corrientes de Armónicos en % a partir de In
5.4.
Diseño del filtro
Para los casos donde se excedan los lı́mites de emisiones de armónicos instalaremos un filtro.
Esto puede lograrse sintonizando el banco de condensadores disponible en el parque eólico
para la compensación de la potencia reactiva. La tarea ahora es diseñar el filtro.
Estos son algunos consejos para ayudarlo con el diseño del filtro:
Use los resultados de su análisis armónico (considere el peor caso) para definir el orden
de sintonización de su filtro. En un primer intento, intente un tipo de filtro con sintonización simple (filtro RLC) sintonizada al orden armónico especı́fico que requiera reducir. La
capacitancia total del filtro está dada por el condensador de compensación. Use aquı́ la
opción Design Parameter (per Step) en la ventana del filtro. PowerFactory calculará automáticamente los parámetros del arreglo del filtro.
Verificar por medio del flujo de carga armónico y los cálculos de barrido de frecuencia si
la emisión están ahora por debajo de los lı́mites máximos.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
20
5
Evaluación de la Calidad de Energı́a según IEC 61400-21
Revisar las pérdidas del filtro y la tensión en el condensador. Use el reporte del filtro para
acceder a estos resultados.
Revisar los cuatro escenarios de acuerdo a la tabla 5.1.
También evalue la instalación del filtro tipo C (filtro R-L-C1-C2, Rp). Considere aquı́ una
resistencia paralela Rp = 100 Ω.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
21
6
Impedancia del Armónico de la Red
6.
Impedancia del Armónico de la Red
Como las cargas distorsionadas se comportan como fuentes de armónicos de corriente, conocer la impedancia armónica juega un rol importante en el cálculo de la distorsión de voltaje.
En este ejercicio aprenderemos cómo usar las caracterı́sticas de frecuencia para modelar la
impedancia armónica de la red en PowerFactory .
Para el objetivo del ejercicio usaremos un enfoque simplificado que consta de la curva de
la envolvente de la impedancia mostrada en la figura 6.1, asumiendo a la impedancia como
puramente reactiva dado que no hay información en el ángulo de fase.
La amplitud de Zh en la primera frecuencia de resonancia está dada por Zh1 = k1 · X1 donde k
es el factor de amplificación de la resonancia y X1 la impedancia de la red a la frecuencia de la
potencia. Para h > h2 entonces Zh = h · X1 .
Figura 6.1: Curva de la Envolvente de la Impedancia
6.1.
Caracterı́sticas de la frecuencia
Para asignar la caracterı́stica de frecuencia a las red de 110 kv primero necesitamos reemplazar
el elemento red externa ElmXnet por una fuente equivalente de tensión ElmVac. La fuente de
tensión soporta la definición de las caracterı́sticas de frecuencia unidas a su impedancia de
salida.
Cree una nueva variación y reemplace la red externa con una fuente de tensión y ajustar
su impedancia de salida (R1 , X1 ) para obtener el mismo nivel de cortocircuito. En la
pestaña de Armónicos podemos asignar una caracterı́stica de frecuencia a L1 .
En la librerı́a del proyecto, cree una nueva caracterı́stica vectorial ChaVec y nombrarla
Envolvente de Impedancia. Asignarle una nueva escala de frecuencia TriFreq.
Ajustar los valores de la escala de frecuencia y de la caracterı́stica vectorial para una
curva de la envolvente de la impedancia con k = 20 con h1 = 5 y k = 10 con h2 = 7. Para
h > h2 entonces Zh = h · X1 .
En la pestaña de armónicos de la fuente de tensión asignar la nueva caracterı́stica de
frecuencia a L1 .
Verifique la definición de impedancia armónica de la red por medio de una simulación de
barrido de frecuencia.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
22
6
Impedancia del Armónico de la Red
¿Qué cambios puede observar? ¿Cómo puede explicarlo?
Para los escenarios definidos en la tabla 5.1 recalcular el flujo de carga armónico y comparar los resultados con aquellos de la simulación anterior.
¿Cómo influencia la impedancia armónica de la red los resultados? ¿La granja eólica aún
cumple con los lı́mites de distorsión?
¿Qué sucede si el filtro no está disponible sino sólo el banco de condensadores?
6.2.
Lugar geométrico de la Impedancia
En algunos casos el operador del sistema brinda un lugar geométrico de la impedancia en vez
de la curva de impedancia. Estos lugares geométricos de la impedancia reflejan las variaciones
de la potencia de cortocircuito de la red de alta tensión debido a los diversos arreglos (running
arrangements) en las subestaciones en el vecindario, equipos fuera de servicio, planes de
mantenimiento, etc.
Como la granja eólica deberá cumplir con los requerimientos de calidad de energı́a bajo todos los escenarios de operación posibles, es necesario verificar la solución del flujo de carga
armónico para todos los valores R-X en el lugar geométrico de la impedancia. Un escrito DPL
puede ayudarnos a completar este análisis.
Verificar la red externa que ha sido reemplazada por una fuente de tensión (por ejemplo,
la variaciṕn está activa).
Seleccione del menú principal el escrito DPL Impedance Loci que encontrará en la librerı́a
global de PowerFactory ( ).
Siga las instrucciones detalladas en la página Description del escrito. El instructor también
demostrará cómo usar el escrito.
• Debajo de la carpeta de escritos defina las matrices de impedancia de acuerdo a la
Figura 6.2 a la Figura 6.4.
• Ajuste los parámetros de entrada del escrito y empiece su ejecución.
Verificar posibles mensajes de error o de advertencia en la ventana de salida.
Revise el reporte resumido. ¿Cumple la granja eólica con los requerimientos de calidad
de energı́a para la conexión a la red para estos lugares geométricos de la impedancia?
El escrito DPL también crea las caracterı́sticas de frecuencia de R y de L para la condición
del peor caso en cada frecuencia armónica. Encontrará las caracterı́sticas en la carpeta de
escritos.
En la pestaña de armónicos de la fuente de tensión asignar las caracterı́sticas creadas
recientemente por el escrito a los parámetros R y L (secuencia positiva).
Corra ahora un flujo de carga armónico de nuevo y verifique los resultados en el reporte
para algunas de las frecuencias armónicas.
Verificar posibles mensajes de error o de advertencia en la ventana de salida.
Revise los resultados del flujo de carga armónico. ¿La granja eólica aún cumple con los
requerimientos de calidad de energı́a para la conexión a la red?
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
23
6
Impedancia del Armónico de la Red
Figura 6.2: Lugar geométrico de la impedancia para 1 ≤ h < 7
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
24
6
Impedancia del Armónico de la Red
Figura 6.3: Lugar geométrico de la impedancia para 7 ≤ h ≤ 14
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
25
6
Impedancia del Armónico de la Red
Figura 6.4: Lugar geométrico de la impedancia para h > 14
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
26
7
7.
Análisis de Armónicos en Sistemas de Distribución Desbalanceados
Análisis de Armónicos en Sistemas de Distribución Desbalanceados
En esta parte del ejercicio evaluaremos la distorsión armónica en un sistema de distribución. El
sistema de prueba que usaremos para las investigaciones se basa en el benchmark del sistema
de distribución de 13 barras de la IEEE [4, 5] mostrado en la figura 7.1.
Importar el archivo Test System Distribution-Start.pfd y activarlo.
Notar que el sistema importado no tiene cargas distorsionadas.
Familiarı́cese con el sistema. Corra un flujo de carga Desbalanceado y determine la generación total, la demanda total y las pérdidas totales de la red.
Coloréelo de acuerdo al tipo AC/DC y fases del sistema y note las diferencias en el diagrama unifilar. Consejo: Página de flujo de carga del esquema de coloreo del diagrama.
Note que la carga L52 no consume potencia (activa y reactiva) aunque tiene un punto de
ajuste especificado. El condensador C911 tiene un comportamiento similar. Corrija estos
problemas antes de continuar con el ejercicio.
Active el caso de estudio llamado Harmonic Load Flow. Note que algunas cargas se han
modelado como cargas distorsionadas.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
27
7
Análisis de Armónicos en Sistemas de Distribución Desbalanceados
Figura 7.1: Diagrama unifilar del sistema de prueba de distribución
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
28
7
Análisis de Armónicos en Sistemas de Distribución Desbalanceados
7.1.
Configuración del modelo para el análisis de armónicos desbalanceados
En este sistema de prueba, se incluyen las cargas conectadas fase a tierra y entre fases. Para
los estudios armónicos es importante especificar las cargas que producen los armónicos de
acuerdo a su tipo. En los sistemas de distribución, estos podrı́an ser por ejemplo, bancos de
luces fluorescentes y variadores de velocidad.
Se muestran las inyecciones armónicas de dos tipos de cargas en las tablas 7.1 y 7.2.
Cree un nuevo tipo de espectro para estas inyecciones de corriente y asignarlas a las
cargas L71 (30 % fluorescente) y L911 (20 % variador de velocidad) de acuerdo a las
tablas antes mencionadas.
Orden
3
5
7
9
11
13
15
Mag [pu]
0.200
0.1070
0.0210
0.0140
0.009
0.006
0.005
Ángulo [grados]
237.4
339.0
137.7
263.2
39.8
182.4
287.0
Cuadro 7.1: Espectro de cargas con armónicos tipo fluorescente
Orden
3
5
7
9
11
13
15
Mag [pu]
0.542
0.152
0.069
0.043
0.036
0.029
0.025
Ángulo [grado]
0.7
110.8
151.9
-95.0
-13.9
95.2
-182.7
Cuadro 7.2: Espectro de las cargas con armónicos tipo Variador de Velocidad
7.2.
Ejecutando un análisis de armónicos desbalanceados
Ejecutar un flujo de carga armónico desbalanceado. Recuerde fijar la frecuencia nominal
de acuerdo a ello.
Verificar posibles mensajes de error o de advertencia en la ventana de salida.
Defina un diagrama de barras para la distorsión de armónicos de voltaje en las barras
conectadas a las cargas distorsionadas, por ejemplo, las barras 71, 911, etc.
• Realice una selección múltiple de barras en el diagrama unifilar, luego presione el
botón derecho del mouse y seleccione Show Distortion diagram: Harmonic Distortion
• Valide las distorsiones armónicas de voltaje en las barras mencionadas antes comparándolas con los lı́mites de distorsión de voltaje de la IEEE. En la ventana de edición del diagrama de distorsión armónica puede seleccionar de una lista de lı́mites
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
29
7
Análisis de Armónicos en Sistemas de Distribución Desbalanceados
estándares predefinidas. Tenga en cuenta que se aplican diferentes lı́mites a diferentes niveles de voltaje. También puede agregar un lı́mite definido por el usuario.
• Si es posible, identifique las barras y frecuencias donde el sistema no cumple con
los lı́mites de distorsión del máximo voltaje.
Listar en una página de datos flexible la distorsión armónica total para todas las barras.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
30
Referencias
Referencias
[1] IEC 61400 Part 21: Measurement and Assessment of Power Quality Characteristics of Grid
Connected Wind Turbines, 2001.
[2] IEC. IEC61000-3-6:1996 Electromagnetic compatibility (EMC) - Limits - Assessment of
emission limits for distorting loads in MV and HV power systems - basic emc publication
(IEC 61000-3-6:1996).
[3] IEC. IEC61000-3-7:1996 Electromagnetic compatibility (EMC) - Limits - Assessment of
emission limits for fluctuating loads in MV and HV power systems - basic emc publication
(IEC 61000-3-7:1996).
[4] Task Force on Harmonics Modeling and Simulation. Test systems for harmonics modeling
and simulation. IEEE Transactions on Power Delivery, 14(2), April 1999.
[5] IEEE Distribution Planning Working Group Report. Radial distribution test feeders. IEEE
Transactions on Power Delivery, 6(3), August 1991.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
31
Índice de figuras
Índice de figuras
2.1. Diagrama unifilar del sistema de prueba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6
5.1. Diagrama unifilar del caso del ejercicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17
6.1. Curva de la Envolvente de la Impedancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
22
6.2. Lugar geométrico de la impedancia para 1 ≤ h < 7 . . . . . . . . . . . . . . . . .
24
6.3. Lugar geométrico de la impedancia para 7 ≤ h ≤ 14 . . . . . . . . . . . . . . . .
25
6.4. Lugar geométrico de la impedancia para h > 14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
26
7.1. Diagrama unifilar del sistema de prueba de distribución . . . . . . . . . . . . . .
28
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
32
Índice de cuadros
Índice de cuadros
2.1. Filtros para el SVC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
2.2. Inyecciones de armónicos de corriente del TCR conectado en delta . . . . . . .
7
5.1. Casos de estudio para la evaluación de la calidad de la energı́a . . . . . . . . . .
16
5.2. Valores indicativos de los niveles de planeamiento P st y P lt para MT, AT y MAT
(EHV) según IEC 61000-3-7 [3] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
5.3. Reporte de los resultados de las pruebas de la calidad de la energı́a de la turbina
eólica según el IEC 61400-21: Coeficiente del flicker c(ψk , va ) . . . . . . . . . . .
19
5.4. Reporte sobre los resultados de las pruebas de calidad de energı́a de la turbina eólica de acuerdo a IEC 61400-21: Índices de calidad de energı́a para la
velocidad de viento de arranque y de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
19
5.5. Reporte de los resultados de las pruebas de calidad de energı́a de la turbina eólica de acuerdo a IEC 61400-21: Índices de calidad de energı́a para la velocidad
de viento de arranque y de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
20
5.6. Reporte de los resultados de las pruebas de calidad de energı́a de turbinas eólicas de acuerdo a IEC 61400-21: Corrientes de Armónicos en % a partir de In . .
20
7.1. Espectro de cargas con armónicos tipo fluorescente . . . . . . . . . . . . . . . .
29
7.2. Espectro de las cargas con armónicos tipo Variador de Velocidad . . . . . . . . .
29
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
33
Glosario de términos
Glosario de términos
MVA Megavolt Amperios, unidad para la potencia aparente, la suma vectorial de la potencia
real y la reactiva. 16
PCC Punto de acople común, el punto de conexión eléctrico más cercano a las conexiones
externas. 16
WTG Generador de Turbina Eólica. 16
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
34
Glosario de términos
Apéndice
Instrucciones Detalladas
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
35
A
El Proyecto
A.
A.1.
El Proyecto
Creando un nuevo proyecto
Main Menu : File → New. Esto abre la ventana de diálogo New.
Activar la opción New → Project. Ingrese el nombre del proyecto. Asegurarse que Target
Folder apunte a la carpeta donde desee crear el proyecto (normalmente es la carpeta de
su cuenta de usuario)
Presionar OK. Se creará automáticamente una red en el nuevo proyecto y aparecerá una
ventana de diálogo e ingrese un nombre para su red.
Se mostrará un diagrama unifilar vacı́o para la nueva red que ha creado. Ahora puede empezar
en
a dibujar su red. Puede cambiar el tamaño del área de dibujo presionando el botón
la barra de herramientas gráfica. Si selecciona un tamaño de impresión más pequeño que el
tamaño de dibujo, el diagrama unifilar se dividirá en varias páginas cuando se imprima. De lo
contrario, el área de dibujo se escalará al tamaño del papel automáticamente.
Puede cambiar el nombre del proyecto luego de haberlo creado a través del menú principal :
Edit → Project. Esta opción del menú abre la ventana de diálogo del proyecto. Evite cambiar
cualquier ajuste o botón que no conozca.
Puede cambiar el nombre del Caso de Estudio a través del menú principal : Edit → Project
Data→ Study Case. Aquı́ puede cambiar el nombre del caso de estudio, pero también puede
cambiar los ajustes de las Redes que estén activadas en el caso de estudio. Para cambiar las
redes, presione el botón Grids. Esto abrirá una lista de todas las Redes. Puede presionar dos
veces sobre el nombre para cambiarlo (presione return dos veces para confirmar el cambio), o
puede seleccionar la Red que desee cambiar (presionando con el botón izquierdo el ı́cono de
la primera columna), y presione el botón Edit Object en la ventana actual.
A.2.
Activando y desactivando un proyecto
Hay varias maneras de abrir y de cerrar un proyecto, La manera más sencilla es por medio de
la barra del menú principal. Se listarán los últimos 5 proyectos activos en el menú de archivos
(File) en el menú principal. El proyecto activo es el primero en esta lista. Para desactivar al
proyecto activo selecciónelo en la lista (presione con el botón izquierdo del mouse). Alternativamente puede elegir la opción File → Close Project del menú principal.
Para activar un proyecto selecciónelo de la lista de los últimos 5 proyectos activos. Para activar
un proyecto que no se encuentre en esta lista, use la opción en el menú principal File → Open
project. Esto abrirá un árbol con todos los proyectos en su cuenta de usuario. Seleccione el
proyecto que desee activar.
Otra manera es por medio del Administrador de Datos. Presione el botón derecho del mouse
en un proyecto y seleccione Enable o Disable del menú contextual.
A.3.
Importar un archivo de datos del proyecto (archivo *.pfd o *.dz)
Presionar Main Menu: File → Import. Luego seleccione Data (*.dz; *.pfd)... y seleccionar el
proyecto que desee importar.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
36
C
El Administrador de Datos
Si lo requiere, presione el botón con la flecha negra para seleccionar otra ruta adonde desee
importar los objetos en el archivo. Esto abrirá un árbol con todas las carpetas en su base
de datos del que podrá seleccionar la carpeta destino correcta (normalmente, éste serı́a su
carpeta de usuario).
Asegurarse no tener un proyecto activado antes de importar otro proyecto.
A.4.
Exportar un archivos de datos del proyecto (archivo *.pfd o *.dz)
Presionar Main Menu: File → Export. Luego seleccione Data (*.dz; *.pfd)... y luego el archivo el
archivo que desee exportar.
A.5.
Crear una versión del proyecto
Para grabar el estado actual del proyecto, se puede crear una versión del proyecto. Lo cual
permite recuperar un estado anterior de un proyecto regresando una versión.
Abrir el menú File y seleccione New → Version.... Ingresar un nombre para la nueva versión y
presionar OK. Se graba la versión del proyecto en el directorio Versions del proyecto.
B.
B.1.
Configurando un Caso de Estudio
Crear un nuevo caso de estudio
Vaya a los Casos de Estudio en el Administrador de Datos y seleccionar la opción New →
Study Case. Active el Caso de Estudio y renómbrelo (botón derecho del mouse: rename o
activate). Ahora puede agregar redes o variaciones y escenarios de operación por medio del
administrador de datos.
B.2.
Agregar una red al caso de estudio
Un caso de estudio activará una o más redes. Sólo los objetos en las redes activas se considerarán en los cálculos. Para agregar una red al caso de estudio, abrir un navegador de
base de datos, presionar el botón derecho sobre la red (o una de sus variantes) y seleccione
Add to Study Case. Para quitar una red activa o su variante, seleccione Remove from Study Case.
C.
C.1.
El Administrador de Datos
Crear un nuevo objeto en el administrador de datos
Abrir el Administrador de Datos (Data Manager) y ubicarse en la carpeta donde desee crear
un nuevo ı́tem o un nuevo tipo. Si la carpeta no existe, créelo con el botón derecho del mouse
y seleccione New → Folder. El contenido de la carpeta aparecerá en el panel derecho del
Administrador de Datos.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
37
E
Trabajando con Variaciones y Etapas de Expansión
Ahora presione el botón, New Object
en la barra de herramientas del Administrador de
Datos para crear un nuevo objeto. Elija el tipo de elemento que desee crear. Luego presione
OK para crear al objeto.
Otra manera de crear un nuevo objeto en el Administrador de Datos es copiar/pegar un objeto
existente.
C.2.
Abrir un navegador para la clase de objetos
en el menú principal para obtener
Presionar el botón Edit Relevant Object for Calculation
un submenú con ı́conos para todas las clases usadas en el cálculo. Al presionar cualquiera de
los ı́conos de la clase se abrirá un navegador con todos los detalles relevantes del cálculo de
la clase seleccionada listado en formato tabular.
En todos los navegadores, los objetos mostrados se pueden ordenar en cualquier columna al
presionar el botón con el tı́tulo de la columna en la parte superior.
D.
D.1.
Trabajando con Escenarios de Operación
Creando un escenario de operación
Para crear un escenario de operación seleccionar: File → Save Operation Scenario as y luego
ingresar el nombre del Escenario de Operación.
D.2.
Aplicando un escenario de operación
Puede aplicar los cambios de un escenario de operación a los datos operacionales (los parámetros de datos operacionales que existen en la red cuando no está activo un escenario de operación). Desactivar el escenario de operación que incluya los cambios que desee transferir,
presionar con el botón derecho y seleccionar Apply. Los datos se copiarán automáticamente y
se sobreescribirán los datos anteriores.
D.3.
Comparando escenarios de operaciones
Puede comparar dos escenarios de operación desactivando el escenario de operación activo.
Luego presionar el botón derecho y seleccionar Compare. Se abrirá una nueva ventana, luego
presionar el botón izquierdo para seleccionar el escenario de operación que desee comparar y
confimar la selección con OK. Las diferencias entre los escenarios de operación se listarán en
la ventana de salida.
E.
E.1.
Trabajando con Variaciones y Etapas de Expansión
Crear una variación con una etapa de expansión
Abrir el Administrador de Datos y vaya al directorio Variations
en el modelo de la red del
directorio de su proyecto. Presionar el botón derecho del mouse y seleccionar New → Variation.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
38
E
Trabajando con Variaciones y Etapas de Expansión
Ingresar el nombre de la variación y luego presione OK. Si le preguntan si desea activar la
variación, elegir Yes. Una variación consta de etapas de expansión. Después que se cree una
nueva variante, se le pedirá automáticamente que cree una etapa.
Ingresar un nombre para la etapa. Colocar un tiempo a la etapa.
E.2.
Escribir las modificaciones de una etapa de expansión
Seleccione una variación, luego presionar el botón derecho del mouse en una etapa de grabación. Seleccionar Modifications del menú sensible al contexto. Se imprimirá una lista con todas
las modificaciones, lo que incluye la etapa de expansión en la ventana de salida.
Curso de Análisis de Armónicos (Material de Entrenamiento)
39