Análisis del amortiguamiento de oscilaciones de baja frecuencia para un sistema de potencia multimáquina

Abstract

En este trabajo se presenta un estudio del amortiguamiento de oscilaciones de baja frecuencia en sistemas eléctricos de potencia, basado en un análisis de estabilidad de pequeña señal. Se han considerado los sistemas de control de tensión de las máquinas síncronas así como modelos estáticos y dinámicos de carga y un controlador FACTS tipo shunt (Static Var Compensator) en una barra PQ. Se desarrolló un paquete de simulación usando MatLab®, el cual calcula los valores propios de la matriz de estado para un sistema de potencia linealizado y tiene una interfaz gráfica que permite fácil ingreso de datos estáticos y dinámicos. El propósito principal del trabajo fue desarrollar un conjunto de archivos “.m” que permiten realizar análisis de pequeña señal de sistemas de potencia, sirviendo como una herramienta de simulación fácil de usar y modificar por investigadores y educadores. El paquete permite el uso de varios modelos para los elementos del sistema de potencia: modelos hasta de orden 6 para las máquinas síncronas, sistemas de excitación tipo DC y estático para los reguladores de tensión, modelos de orden 3 para los estabilizadores con entrada proporcional a ΔP o Δω, modelos de carga estáticos y dinámicos y un modelo para representar un SVC. El proyecto centró su atención en el cálculo de los valores propios de la matriz de estado de un sistema de potencia linealizado permitiendo así calcular el amortiguamiento de los modos de oscilación de baja frecuencia locales e inter-área. Se desarrolló un análisis de sensibilidad usando los diferentes modelos del sistema de potencia ya mencionados y se presentan algunos resultados para un sistema de prueba de 9 barras y 3 máquinas usado comúnmente en la literatura.

This paper presents a low frequency oscillations damping research based on small signal stability analysis in electrical power systems. Voltage control system of synchronous machines has been considered, as well as static and dynamic load models and a shunt FACTS controller (SVC) in a PQ bus. A simulation package was developed using MatLab®, the software calculates the eigenvalues of the state matrix for a linealized power system. The graphical user interface permits the easy input of the power system static and dynamic data. The main purpose of this project was to develop a package of MatLab® m-files to perform small signal analysis of power systems. It is intended as a simulation tool for researchers and educators that is easy to use and modify. This package allows the use of different models of the power system elements: second, fourth and sixth order models are used for the synchronous machines, DC and static type excitation system can be used for the voltage regulation, third order models for the power system stabilizers with ΔP o Δω input signal, static and dynamic load models and a model of FACTS device (Static Var Compensator). This project was focused on the calculation of the eigenvalues obtained from a state matrix of a linealized power system permitting to calculate the damping of the local and inter-area low frequency oscillation modes. Sensibility analysis was performed using the different models of the power system elements described above. Results for a 3-machine 9-bus system commonly used are shown.