Análisis automático de fallas en líneas de transmisión con evaluación de respuesta de generadores basados en inversores

Abstract

Los recursos basados en inversores (RBI) presentan grandes retos para la planeación, programación y operación de los Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP). El recurso humano encargado de esta tarea es limitado mientras los sistemas eléctricos crecen exponencialmente. Con el fin de garantizar su operación segura y confiable, un sistema eléctrico debe contar con la capacidad de responder ante diferentes condiciones de cambio en el balance generación-demanda en todas las escalas y horizontes de tiempo; esta capacidad ha sido definida como la flexibilidad del sistema de potencia. Por lo anterior, en este documento se desarrollan los fundamentos para la implementación de un prototipo que automatiza la evaluación de características técnicas de Fuentes de Energía Renovables No Convencionales (FERNC) considerando la generación tradicional que desplaza. Específicamente, se evalúan las curvas FRT (Fault Ride Through) y la inyección prioritaria de corriente reactiva de acuerdo con La regulación colombiana a partir de registro oscilográficos en formato COMTRADE. Complementariamente, se realiza la adaptación del prototipo mencionado con la finalidad de evaluar la operación de los sistemas de protección en líneas de transmisión desde el punto de vista del operador nacional y el despeje oportuno, selectivo y coordinado de las fallas eléctricas (cortocircuito) que se puedan presentar en estos elementos. Esto optimiza el análisis de eventos N-1 en vista del crecimiento de los sistemas eléctricos de potencia considerando que las líneas son los activos más expuestos a fallas de todo el sistema. El desarrollo aprovecha las herramientas propias de la revolución digital, donde los datos estructurados y la extracción de información, apoyados de métodos de aprendizaje de máquina, entregan conclusiones de valor para la toma de decisiones, lo cual se ha vuelto una prioridad para lograr la automatización y optimización de tareas. Finalmente, aquí se exponen los fundamentos matemáticos y técnicos, la regulación vigente asociada a los análisis, los resultados gráficos y las conclusiones del automatismo realizado a través de Python. Todo ello con la premisa de automatizar la operación de los sistemas eléctricos de potencia, siendo esencial para lograr los criterios de calidad en el servicio. (Texto tomado de la fuente)

Inverter-based resources present great challenges for the planning, programming and operation of power systems. The human resource who perform this task is limited while electrical systems grow exponentially. An electrical system must have the capacity to respond in different conditions of changes in the generation-demand balance at all scales and time horizons to guarantee safety and reliability in the operation of power system; this capacity has been defined as the flexibility of the power system. Therefore, this document develops the foundations for the implementation of a prototype that automates the evaluation of technical characteristics of non-conventional renewable energy sources considering the traditional generation displaced. Specifically, the Fault Ride Through (FRT) curves and the priority injection of reactive current are evaluated according with the colombian regulation from oscillographic records in COMTRADE format. Complementarily, the prototype is adaptated to evaluate the operation of the protection systems in transmission lines from the point of view of the national operator for the timely, selective and coordinated clearance of electrical faults (short-circuit) in these elements. The automatization optimizes the analysis of N-1 events in the growth of electrical power systems, also it consider that the lines are the element most exposed to failures in the entire system. The development takes advantage of the tools of the digital revolution, the structured data and information extraction, supported by machine learning methods, give valuable conclusions for decision making, this has become a priority to achieve automation and task optimization. Finally, the document exposes the mathematical and technical foundations, the current regulation associated with the analysis, the graphic results and the conclusions of the automation performed in Python. The premise is to automate the operation of electrical power systems, this is essential to achieve the quality criteria in the service.