Esquema de protección especial basado en datos del sistema de monitoreo de amplia área para mantener la seguridad de sistemas de potencia ante la estabilidad transitoria mediante control preventivo y de emergencia

Abstract

Los estudios de estabilidad transitoria en tiempo real pueden ser realizados utilizando los ángulos de tensión de barra medidos por PMUs. Sin embargo, el cálculo de los ángulos de rotor que se realiza comúnmente por estimación puede conducir a errores, y por ello, se propone en esta investigación un método de predicción, evaluación y corrección de estabilidad transitoria basado en la energía cinética del sistema, que calcula y determina el momento preciso de la inserción de un Esquema de Protección Especial (EPE). Este EPE es construido a partir de los datos de las PMUs del sistema de medida de amplia área, conocido como WAMS (por sus siglas en ingles). En este trabajo, un microprocesador basado en una simple medida localizada en cada una de las plantas de generación es usado para obtener la velocidad angular sincronizada, calcular la energía cinética total del sistema y el momento exacto para realizar una acción de control, tal como la desconexión de generación o deslastre de carga. Los resultados muestran que el método propuesto es suficientemente rápido para evaluar la estabilidad transitoria y el EPE es efectivo para corregir de manera correcta las oscilaciones del sistema dependiendo de la zona donde se presenta una contingencia. De igual manera, se presenta una estrategia que no depende de la estructura de la red, modelos del sistema, parámetros del sistema o identificación de grupos coherentes de generadores. Para validar la efectividad del método se utilizó el sistema de prueba New England IEEE-39 barras y el IEEE-118 barras. El método presentado es adecuado para aplicaciones en tiempo real y sistemas eléctricos de potencia a gran escala.

Abstract: Real-time transient stability studies can commonly be done based on voltage bus angles measured by PMUs. However, calculating the rotor angles that are commonly performed by estimation can lead to errors, and therefore, a method of prediction, evaluation and correction of transient stability based on the kinetic energy of the system is proposed in this research thesis, which calculates and determines the precise moment of the insertion of a Special Protection Scheme (SPS). This SPS is built from the phasor measurement unit (PMU) data of a wide area measurement system (WAMS). In this work, a microprocessor based on a single measurement located at each generation plant is used to obtain the synchronized angular velocity, calculate the kinetic energy of the system and the exact moment to perform a control action like generation tripping or load shedding. The results show that the proposed method is fast enough to evaluate transient stability and the SPS is effective to correctly correct the oscillations of the system depending on the area where a contingency occurs. In the same way, a strategy is presented that does not depend on the structure of the network, system models, system parameters, or the identification of coherent groups of generators. The New England power system IEEE 39-bars and IEEE 118-bars were used to validate effectiveness. The method is suitable for real-time applications and large power systems