Análisis de los modelos de los sistemas de control de generadores para estudios de estabilidad en sistemas de potencia.
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Date
2025
Authors
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Publisher
Universidad de Concepción
Abstract
La estabilidad de los sistemas de potencia es crítica para garantizar que el suministro eléctrico sea continuo y confiable. En este contexto, los generadores sincrónicos tienen un rol fundamental en la estabilidad y regulación de frecuencia, considerando que aún gran parte de la matriz energética nacional está compuesta por este tipo de máquinas, que históricamente han constituido la generación eléctrica tradicional en los sistemas eléctricos del mundo.
En el presente informe de Memoria de Título se estudian los modelos existentes en la literatura para representar distintas tecnologías de turbinas y gobernadores de velocidad, destacando aquellos que han quedado como legado por su antigüedad y aplicabilidad para estudios de estabilidad en sistemas de potencia durante décadas. Posteriormente, se revisan los principales sistemas de control de excitación, incluyendo AVR, PSS, OEL y UEL. Finalmente, se simulan distintos casos de estudio en el software DIgSILENT PowerFactory ®, en una planta de celulosa genérica que cuenta con generación propia, implementando modelos de turbinas, sistemas de control de velocidad y sistemas de control de excitación cuyos diagramas de bloques y parámetros están disponibles en la base de datos del Sistema Eléctrico Nacional provisto por el Coordinador Eléctrico Nacional, durante distintas perturbaciones: desconexión de carga, desconexión de unidad generadora de gran potencia y cortocircuito trifásico. Se compara la respuesta dinámica de los generadores en condiciones de operación que consideran y no consideran sistemas de control, y se grafica la respuesta de los principales lazos de control considerados en las simulaciones.
Se destaca que la implementación de sistemas de control de velocidad y excitación en al menos una máquina sincrónica del sistema simulado contribuye sustancialmente a la estabilidad sistémica, previniendo colapsos de tensión y sobrecargas excesivas en el circuito de campo. Se valida la actuación de los sistemas de control complementarios de excitación durante distintas perturbaciones sistémicas. Incluir estos lazos de control en las demás unidades generadoras ayuda a proteger los devanados de campo de las máquinas, pero además mejora la respuesta dinámica amortiguando las oscilaciones en los voltajes y corrientes de los generadores.
Description
Tesis presentada para optar al título de Ingeniero/a Civil Eléctrico/a.
Keywords
Distribución de energía eléctrica, Generadores eléctricos, Estabilidad de sistemas eléctricos de potencia