Amortiguamiento de oscilaciones de muy baja frecuencia usando PSS’s multibanda con señales globales

Abstract

En este trabajo se propone una alternativa de control para el amortiguamiento de oscilaciones de muy baja frecuencia (0.01 Hz a 0.1 Hz) en sistemas eléctricos de potencia usando Estabilizadores de Potencia PSS’s Multibanda en un esquema de control global. Inicialmente se define el problema como un problema de estabilidad de ángulo del rotor de pequeña señal que se puede analizar con técnicas de análisis lineal en el espacio de estados. Para diseñar el lazo de control global, se utilizan dos medidas de controlabilidad y observabilidad de modos de oscilación, como son la Medida Geométrica y la Medida con Base en Residuos. Estas medidas permiten la selección de las variables de entrada y salida que mayor impacto tienen en el modo que se desea amortiguar con el controlador global. La propuesta de un esquema de control global con PSS’s Multibanda se fundamenta tecnológicamente en los Sistemas de Medición de Área Amplia WAMS. Para el ajuste de los controladores se utiliza una metodología simplificada propuesta en la Norma IEEE Std. 421-5 de 2005. Se utiliza el sistema de potencia de prueba IEEE de 2 Áreas–4 Generadores para la aplicación de la metodología de análisis propuesta y para la evaluación del desempeño del esquema de control global propuesto comparado con un esquema de control local. Como índice para cuantificar el desempeño de la estrategia de control se utiliza el amortiguamiento del modo de interés obtenido a través de un análisis modal. Los resultados obtenidos permiten concluir que es posible lograr mayor amortiguamiento del modo de Muy Baja Frecuencia con el esquema de control global, pero que es necesario profundizar en técnicas mas avanzadas de ajuste de PSS’s Multibanda para estos esquemas; por lo tanto, se recomienda avanzar en este tema como trabajo futuro / Abstract: A control alternative for damping very low frequency (0.01 Hz to 0.1 Hz) oscillations in a power system using Multiband PSS’s in a global control scheme is proposed in this work. First, the problem is defined as a small signal problem of rotor angle stability that can be analyzed using linear techniques in the state space representation. To design the global control loop, two measures of controllability and observability of oscillation modes are used: the Geometric Measure and the Residuos Measure. These measures allow the selection of input and output variables that have the greatest impact in the mode that wants to be damped with the global controller. The global control scheme proposal using Multiband PSS’s is technologically based on Wide Area Measurement Systems WAMS. A simplified methodology that is proposed in the IEEE Std Standard 421-5, 2005 is used to tune the controllers. A test power system with 2 Areas-4 Generators is used to apply the proposed analysis methodology and to evaluate the performance of the proposed global control scheme compared with a local control scheme. As an index to quantify the performance of the control strategy is used the damping, obtained through the modal analysis, for the mode under study. The results obtained indicate that it is possible to achieve greater damping of the very low frequency mode with the global control scheme, but it is necessary to study in depth more advanced techniques to tune Multiband PSS’s for these schemes; therefore, it is recommended to advance in this issue as future work.