Control de frecuencia en sistemas de energía eléctrica

Abstract

La mayoría de las estrategias de control de frecuencia comúnmente empleadas en los sistemas de potencia, consideran únicamente la medición del error y no consideran en sus ajustes dinámicas tales como saturaciones y variaciones paramétricas, las cuales ante una eventual aparición, llevarían a el sistema eléctrico a un funcionamiento no adecuado y posiblemente cerca de sus límites de estabilidad. Factores tales como el desconocimiento en la fenomenología de la carga y la incertidumbre de los pronósticos de consumo eléctrico, asociado a dinámicas no consideradas en los ajustes de los controladores, generan dinámicas para las cuales los sistemas de control actuales no están diseñados. Este trabajo propone una estrategia de control robusta predictiva basada en modelo (RMPC) la cual rechaza perturbaciones y realiza seguimiento en la referencia a pesar de contar con variabilidad de parámetros que comúnmente se asumen como fijos. Se realizaron pruebas de perturbaciones sujetas a variaciones paramétricas y se evaluó su desempeño mediante la implementación del índice de máxima desviación de frecuencia (MFDI) teniendo como referencia el desempeño de una estrategia de control proporcional integral (PI). Los resultados obtenidos fueron satisfactorios, el controlador presentó un buen desempeño incluso ante la variación de la inercia, parámetro más sensible en los sistemas de potencia. La validación de la estrategia de control se llevó a cabo en los sistemas de transmisión WSCC y New England

Abstract: Most of the frequency control strategies commonly used in power systems, consider only the error measurement and do not take in count in their dynamics adjustments like saturations and parametrical variations, which in case of an eventual appearance, would lead the electrical system to an unsuitable operation and possibly close to its stability margins. Factors such as the unknowledge in the phenomenology of the loads and the uncertainty of the forecasts of electrical consumption, associated to dynamics not considered in the adjustments by the controllers, generate dynamics for which the current control systems are not designed. This thesis proposes a robust model based predictive control strategy (RMPC) which rejects disturbances and tracks the reference despite having variability of parameters that are commonly assumed as fixed. Disturbance tests subject to parametric variations were performed and their performance was evaluated by implementing the maximum frequency deviation index (MFDI), based on the performance of an integral proportional control strategy (PI). The results obtained were satisfactory, the controller presented a good performance even before the inertia variation, the more sensitive parameter in the power systems. Validation of the control strategy was carried out in the WSCC and New England transmission systems.