Identificación local de colapsos de voltaje

Abstract

El fenómeno de estabilidad de voltaje y en especial el caso de colapso de voltaje, ha sido observado y analizado extensivamente en las últimas décadas. La gravedad de las consecuencias de este fenómeno ha motivado a un gran número de investigadores a desarrollar métodos analíticos que permitan conocer las causas y la forma en que se desarrolla, con el fin de plantear nuevas técnicas para el planeamiento y la operación segura de los sistemas de potencia. En este trabajo se analizan las ecuaciones nodales del flujo de carga, presentando los mecanismos mediante los cuales un nodo del sistema alcanza condiciones de inestabilidad de voltaje. Se presenta el concepto de Superficie de Soporte de Voltaje y, en base a este, se definen diferentes índices que permiten detectar la proximidad al Punto de Colapso, PoC. Se encontró que, mediante el cálculo de una impedancia equivalente que es aproximadamente igual a la impedancia de la carga en el PoC (condición de máxima transferencia) se pueden determinar con muy buena aproximación las condiciones bajo las cuales un nodo pierde las condiciones de estabilidad. Se presentan dos métodos para el cálculo de esta impedancia equivalente: Equivalentes Thevenin multi-puerto y emparejamiento de la impedancia Thevenin y se propone un método local de emparejamiento de la Impedancia Thevenin equivalente en el PoC donde solo se utilizan medidas disponibles en cada nodo.

Abstract: The phenomenon of voltage stability especially voltage collapse case, has been extensively observed and analyzed in the past decades. The severity of the consequences of this phenomenon, has led to a large number of researchers to develop analytical methods to determine the causes and how it is developed, in order to propose new techniques for planning and safe operation of the power systems. In this research the nodal load flow equation are analyzed, presenting the mechanisms through which a node of the system reaches voltage instability conditions. It introduces the concept of voltage support surface and, based on this, different indices are defined to detect the proximity to the point of collapse, PoC. The result of this research showed that calculating equivalent impedance, which is approximately equal to the impedance of the load in the PoC (maximum transfer condition), the conditions of a voltage collapse can be approximately determined. Two methods for calculating the equivalent impedance are presented: multi-port Thevenin Equivalents and Thevenin impedance matching. Finally, a local method of Thevenin impedance matching in the PoC is proposed, where only available measures at each node are used.