1 Empleo de software de simulación de SEPRené Morales Nelson Rodríguez Isabel Rojas Jonathan Salinas Flavio Serey Javier Verdugo

2 Motivaciones Para facilitar el análisis de sistemas eléctricos de potencias, en el mercado existen diferentes alternativas de softwares de simulación. Los cuales poseen varios tipos de análisis además de permitir realizar estos análisis con rapidez. Por lo tanto es importante el conocimiento de estos softwares de simulación. Es por esto que se realizaron simulaciones en 5 diferentes sistemas de simulación.

3 Consideraciones Potencia Base: 100 MVAConsideraciones en sistema de 5 barras: Tensión Base: 12 KV G2 posee valores de generación predefinidos, y usa control por factor de potencia. Los valores de las demandas usados son los entregados en la tabla 4.

4 Consideraciones Consideraciones en sistema de 14 barras:Tensión Base: 12 KV y 23 KV Los valores de las demandas usados es el valor medio de las demandas diarias. En sistema de 14 barras todos los generadores operan con control de tensión, menos el generador asociado a la barra SLACK. La generación de potencia activa de los generadores (menos el Slack) es el 70% de la capacidad máxima de generación. La capacidad del condensador es igual a 6,95 MVAr.

5 Simulaciones del sistema de 5 barras

6 Simulación de sistema de 5 barrasDigSilent El diagrama resultante es el siguiente:

7 Simulación de sistema de 5 barrasDigSilent Dando los siguientes resultados: A) Barra Voltaje [KV] Angulo [Grados] Voltaje [p.u.] 1 12,72 1,06 2 12,74 -2,99 3 12,4 -5 1,03 4 12,38 -5,32 5 12,32 -6,16 B) C) Barra L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 6 L 7 1 80,17 MW -29,25 MVAr 40,83 MW 8,53 MVAr - 2 -86,64 MW 33,85 MVAr 24,31 MW 8,96 MVAr 27,62 MW 8,59 MVAr 54,71 MW 13,5 MVAr 3 -40,36 MW -4,82 MVAr -23,95 MW -7,89 MVAr 19,31 MW -2,29 MVAr 4 -27,18 MW -7,35 MVAr -19,28 MW 2,39 MVAr 6,45 MW -0,04 MVAr 5 -53,58 MW -10,12 MVAr -6,42 MW 0,12 MVAr D)

8 Simulación de sistema de 5 barrasDigSilent Dando los siguientes resultados: E) Generador Potencia Activa [MW] Potencia Reactiva [MVAr] G1 129 -20,72 G2 40 75 F) Las perdidas activas en el sistema son de 4 MW, y además la línea absorbe 14,28 MVAr de reactivos

9 Simulación de sistema de 5 barrasETAP El diagrama resultante es el siguiente:

10 Simulación de sistema de 5 barrasETAP Dando los siguientes resultados: A) B) Barras KV Angulo PU 1 12,72 1,06 2 12,83 -3,5 1,07 3 12,543 -5,7 1,045 4 12,537 -6 5 12,457 -6,9 1,0381 C) Linea MW MVAr 1 99,208 -49,181 2 46 0,202 3 25,46 7,12 4 29,56 2,99 5 58,83 8,02 6 21,73 -8,06 7 7,07 3,16 E) Generador Potencia Activa (MW) Potencia Reactiva (MVAr) 1 145,21 -48,98 2 40 75 D) F) Perdidas del sistema son 4, 863 MW y -18,069 MVAr

11 Simulación de sistema de 5 barrasNEPLAN El diagrama resultante es el siguiente:

12 Simulación de sistema de 5 barrasNEPLAN Dando los siguientes resultados: A) B) Barra Voltaje [KV] Angulo [Grados] Porcentaje 1 12,72 106 2 12,736 -3 106,14 3 12,397 -5 103,31 4 12,382 -5,3 103,19 5 12,325 -6,2 102,27 Barra L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 6 L 7 MW MVar 1 88,173 -29,247 40,826 8,531 2 -86,637 33,848 24,307 8,962 27,625 8,687 54,705 13,503 3 -40,361 -4,82 -23,949 -7,894 19,311 -2,286 4 -27,178 -7,351 -19,275 2,387 6,453 -0,036 5 -53,578 -10,124 -6,422 0,124 C) D)

13 Simulación de sistema de 5 barrasNEPLAN E) Generador Potencia Activa [MW] Potencia Reactiva [MVAr] G1 -128,999 20,716 G2 -40 -75 Las perdidas activas en el sistema son de 4 MW y 14,284 MVAr F)

14 Simulación de sistema de 5 barrasMATPOWER El diagrama resultante es el siguiente:

15 Simulación de sistema de 5 barrasMATPOWER Dando los siguientes resultados: A) Barra Voltaje [KV] Angulo [Grados] Voltaje [p.u.] 1 12,720 1,060 2 12,804 -3,690 1,067 3 12,504 -5,075 1,042 4 12,492 -5,406 1,041 5 12,432 -6,234 1,036 B) Barra L 1 L 2 L 3 L 4 L 5 L 6 L 7 1 87.74 MW MVAr 41.28 MW 3.11 MVAr 2 MW 42.97 MVAr 24.08 MW 6.20 MVAr 27.44 MW 5.63 MVAr 54.57 MW 10.19 MVAr 3 MW -2.18 MVAr MW -7.43 MVAr 19.57 MW -5.39 MVAr 4 MW -6.59 MVAr MW 2.78 MVAr 6.55 MW -1.19 MVAr 5 MW -8.59 MVAr -6.52 MW -1.41 MVAr C) D)

16 Simulación de sistema de 5 barrasMATPOWER E) Generador Potencia Activa [MW] Potencia Reactiva [MVAr] G1 129,02 -38,31 G2 40 75 F) Las perdidas activas en el sistema son de 4,02 MW y 14,37 MVAr

17 Simulación de sistema de 5 barrasPSAT El diagrama resultante es el siguiente:

18 Simulación de sistema de 5 barrasPsat Dando los siguientes resultados: A) Barra Voltaje [KV] Angulo [Grados] Voltaje [p.u.] 1 12,72 1,060 2 12 -1,7283 1,000 3 12,1715 -4,8139 1,014 4 12,1349 -5,1070 1,011 5 11,9639 -5,0453 0,997 B)

19 Simulación de sistema de 5 barrasPsat C) Desde Barra Hacia Barra Linea Flujo MW MVAr 1 2 79,79 76,77 3 39,69 3,32 25,16 -24,51 4 28,22 -23,67 5 44,43 -16,91 6 18,84 2,52 7 1,39 D) Generador Potencia Activa [MW] Potencia Reactiva [MVAr] G1 119,69 80,09 G2 60,1 -121,38 F) Perdidas del sistema son 159,80 MW y -50,99 MVAr

20 Simulaciones del sistema de 14 barras

21 Simulación de sistema de 14 barrasETAP El diagrama resultante es el siguiente:

22 Simulación de sistema de 14 barrasETAP Dando los siguientes resultados: Desde barra Hacia barra Flujo P [MW] Flujo Q [MVAr] 1 2 35,6 0,4 5 20,5 2,8 3 19 4 19,7 4,3 14,3 3,2 1,6 -4 23,2 4,2 7 1,9 0,2 9 0,3 6 5,6 -1,5 11 6,8 12 6,4 2,1 13 14,6 8 31,5 4,6 29,6 2,7 10 3,3 14 1,7 4, 1,4 0,5 5,1 Barra Voltaje [KV] Angulo [Grados] Voltaje [p.u.] 1 12 2 -1,2 3 -3,4 4 11,91 -3,2 0,993 5 11,93 -2,6 0,994 6 23 -3,8 7 22,84 -3 8 0,2 9 22,79 -4,9 0,9909 10 22,787 -5,1 0,9907 11 22,87 -4,6 0,9944 -4,8 0,9947 13 22,85 0,9936 14 22,69 -6 0,9866 B) A) C) D)

23 Simulación de sistema de 14 barrasETAP Dando los siguientes resultados: E) Generador Barra Potencia Activa [MW] Potencia Reactiva [MVAr] G1 1 56,1 3,2 G2 2 35 13,3 G3 3 56 27,1 G4 6 31,5 14,1 G5 8 4,6 F) Las perdidas activas en el sistema son de 2 KW y 7,63 MVAr

24 Simulación de sistema de 14 barrasNEPLAN El diagrama resultante es el siguiente:

25 Simulación de sistema de 14 barrasNEPLAN Dando los siguientes resultados: A) B) Barras Voltaje (KV) Porcentaje Ángulo Barra 1 12 100 Barra 10 22,821 99,22 -4,4 Barra 11 22,89 99,52 -4,2 Barra 12 22,887 99,51 -4,5 Barra 13 22,867 99,42 -4,6 Barra 14 22,742 98,88 -5,2 Barra 2 -1,6 Barra 3 -4 Barra 4 11,913 99,28 -4,1 Barra 5 11,999 -3,7 Barra 6 23 Barra 7 22,833 Barra 8 -0,6 Barra 9 22,832 99,27

26 Simulación de sistema de 14 barrasNEPLAN E) C) Desde barra Hacia barra Flujo P [MW] Flujo Q [MVAr] 1 2 48,512 0,696 3 21,057 0,439 4 24,276 4,634 5 20,619 0,395 0,847 4,212 17,484 17,355 6 12 5,779 1,873 13 12,646 4,319 11 4,5 2,38 7 8 35 2,999 9 0,154 0,041 14 9,475 1,98 10 5,6 0,576 1,67 1,544 1,554 0,849 0,435 2,575 1,567 D) Generador Potencia Activa [MW] Potencia Reactiva [MVAr] G1 -128,999 20,716 G2 -40 -75 Las perdidas activas en el sistema son de 4 MW y 14,284 MVAr F)

27 Simulación de sistema de 14 barrasDigsilent

28 Simulación de sistema de 14 barrasDigsilent A) B) Barras KV Angulo PU 1 12 2 -1,04 3 -3,08 4 11,91 -2,86 0,99 5 11,93 -2,29 6 23 -3,39 7 22,83 -2,03 8 1,54 9 22,76 -4,24 10 -4,44 11 22,86 -4,08 22,88 -4,31 13 22,85 -4,45 14 22,67 -5,42 Generador Potencia Activa (MW) Potencia Reactiva (MVAr) 1 48,45 3,19 2 35 13,50 3 56 26,77 4 13,23 5 5,37 E) D) No existen barras sobrecargadas F) Perdidas del sistema son 0,92MVAr

29 PSAT caso 14 barras

30 Presentación de ResultadosTabla voltajes y ángulo

31 Presentación de ResultadosFlujo de Potencia Entre Barras

32 Presentación de Resultados

33 Comparaciones

34 Nivel de tensión en las barras Con carga desconectadaCOMPARACIONES Nivel de tensión en las barras Condición Normal Con carga desconectada

35 Nivel de tensión en las barras Con línea desconectadaCOMPARACIONES Nivel de tensión en las barras Con línea desconectada

36 Con carga desconectadaCOMPARACIONES Nivel de Generación Condición Normal Con carga desconectada Comparación de nivel de generación para potencia activa en MW.

37 Con línea desconectadaCOMPARACIONES Nivel de Generación Con línea desconectada

38 Con carga desconectadaCOMPARACIONES Nivel de Generación Condición Normal Con carga desconectada Comparación de nivel de generación para potencia reactiva en MVar.

39 Con línea desconectadaCOMPARACIONES Nivel de Generación Con línea desconectada

40 Conclusiones Para las consideraciones hechas, los resultados resultan coherentes: Al haber inyección de reactivos, los perfiles de tensión suben. Al desconectar cargas, las perdidas disminuyen y la magnitud de los flujos bajan. Al desconectar líneas, las perdidas aumentan y las magnitudes de los flujos aumentan.

41 Conclusiones Resulta de mucha importancia configurar adecuadamente los generadores, ya que de esto se vera el comportamiento al correr la simulación de flujo de potencia: Control por tensión; inyecta MW predefinido y MVAr necesarios para mantener 1 p.u. en la barra. Control por Factor de potencia; control para mantener los MVA necesarios con el FP predefinido.

42 Conclusiones Resulta beneficioso manejar el uso de estos software, debido a que facilitan el análisis del flujo de potencia (entre otros tipos de análisis) tanto en rapidez, fácil interfaz (en algunos casos) y precisión.