Medellín - Minas - Maestría en Ingeniería - Ingeniería Eléctrica · 2023
Metodología para la reducción de la zona de no detección en condición de isla de sistemas de distribución con alta penetración de generación distribuida basada en inversores
Se está llevando a cabo un cambio en el sistema eléctrico, en donde las redes de distribución empiezan a tener un comportamiento diferente y se observan nuevos fenómenos eléctricos que son objetos de estudio, principalmente, estos cambios son dados por la alta penetración de generación distribuida, siendo un método alterno donde se tienen fuentes de generación cerca de los puntos de consumo en la red, ocasionando la circulación de flujos de potencia bidireccionales, tanto para condiciones normales de operación como de falla. Uno de los problemas que se están es la operación en isla, la cual ocurre cuando está por fuera de servicio el alimentador principal de la red y se alimentan las cargas cercanas al punto de conexión de la generación distribuida. Cuando se forma esta micro red, se debe detectar la condición de isla rápidamente para dejar de energizar la carga en servicio, sin embargo, los métodos de detección actuales presentan debilidades en el momento de detectar la operación en isla cuando existe un balance entre la generación distribuida basada en inversores y la carga demandada de la red. En este trabajo se propone un método para la reducción de la zona de no detección (NDZ), a partir de las mediciones de un relé en un software de simulación, que detecta la variación de la frecuencia y la inyección de perturbaciones de potencia, cuando una red de distribución de energía eléctrica se encuentra en condición de isla. (Texto tomado de la fuente)
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Contenido
- Lista de tablasp. 19
- Introducciónp. 20
- Generación Distribuida (DG)p. 25
- Crecimiento de la Generación Distribuidap. 25
- 1.1.1 Principales beneficiosp. 26
- 1.1.2 Aporte de energía eólica y solar en la producción de electricidadp. 28
- Recursos energéticos distribuidos (DER)p. 32
- Sistemas de generación distribuida basada en inversoresp. 34
- 1.3.1 Sistemas fotovoltaicosp. 35
- 1.3.2 Celdas de combustiblep. 37
- 1.3.3 Sistemas eólicosp. 39
- Microrredesp. 45
- Operación de las microrredesp. 46
- 2.1.1 Conectada a la red eléctricap. 46
- 2.1.2 Modo aisladop. 47
- Arquitectura de comunicación de las microrredesp. 47
- Marco regulatoriop. 49
- 2.3.1 Definicionesp. 49
- Sistemas de protección anti-islap. 58
- Zona de no detecciónp. 58
- Métodos de detección de islap. 59
- 3.2.1 Métodos pasivosp. 60
- 3.2.2 Métodos activosp. 66
- 3.2.3 Métodos remotos de detecciónp. 70
- 3.2.4 Métodos híbridos de detecciónp. 70
- Antecedentes de los métodos de detección de “isla”p. 70
- Modelación del sistema de pruebasp. 74
- Simulación de sistemas eléctricosp. 74
- 4.1.1 Modelado en el software DigSILENT PowerFactoryp. 74
- Modelo de detección de “isla” propuestop. 76
- 4.2.1 Algoritmo para el método activo de detección de “isla”p. 76
- 4.2.2 Método pasivo elegido para la detección de “isla”p. 77
- 4.2.3 Configuración del método activo y pasivo para la detección de “isla”p. 79
- Modelo de detección de “isla” alternop. 83
- Configuración del sistema de pruebas en el software de simulaciónp. 86
- Simulaciones y resultadosp. 95
- Inicialización del modelop. 97
- Condición de “isla”p. 99
- Método activo de detección de “isla”p. 102
- Método pasivo de detección de “isla”p. 105
- Escenarios de simulación adicionalesp. 109
- 5.5.1 Caso 1: Sobre-tensiónp. 110
- 5.5.2 Caso 2: bajo/sub-tensiónp. 112
- 5.5.3 Sensibilidad de los valores de referencia de la potencia activap. 114
- Conclusiones y recomendacionesp. 117
- Conclusionesp. 117
- Recomendacionesp. 118
- Referencias bibliográficasp. 121
- 2021)p. 29
- Figura 1-2. Crecimiento energía eólica y solar por países. (Research, 2021)p. 30
- 2021)p. 29
- Figura 1-5. Crecimiento energía eólica y solar en Colombia. (Research, 2021)p. 32
- Figura 1-6. Topología de los sistemas fotovoltaicos. (F. Blaabjerg, 2006)p. 36
- Figura 1-7. Esquema de funcionamiento pila de combustible. (Eadic, 2016)p. 38
- (Mathew, 2006)p. 40
- (Mathew, 2006)p. 40
- parcial (c) y (d) con electrónica completa. (Ricardo, 2014)p. 43
- Figura 2-1. Arquitectura básica de una microrred. (F. Katiraei, 2008)p. 46
- de desempeño operativo anormal Categoría I. (21, 2018)p. 54
- de desempeño operativo anormal Categoría II. (21, 2018)p. 54
- de desempeño operativo anormal Categoría III. (21, 2018)p. 55
- para DER de desempeño operativo anormal Categoría I, II y III. (21, 2018)p. 56
- Figura 3-1. Sistema genérico para detección de isla. (21, 2018)p. 60
- Figura 3-2. Zonas OVP/UVP y OFP/UFP. (López, 2009)p. 63
- Figura 4-1. Esquema de protección ANSI 27. (21, 2018)p. 78
- Figura 4-2. Esquema de protección ANSI 59. (21, 2018)p. 79
- Figura 4-3. Diagrama de flujo algoritmo de detección de “isla”p. 80
- Figura 4-4. DSL Model Type método activop. 80
- Figura 4-5. programación del algoritmo del método activop. 81
- Figura 4-6. Relés 27 y 59 en el PCCp. 81
- Figura 4-7. Configuración ANSI 27p. 82
- Figura 4-8. Configuración ANSI 59p. 82
- Figura 4-9. Diagrama de flujo algoritmo de detección de “isla” alternop. 85
- Figura 4-10. Modelo de pruebas desarrollado en DigSILENT PowerFactoryp. 86
- Figura 4-11. Datos generales del generador estáticop. 87
- Figura 4-12. Datos generales de la carga del sistemap. 87
- Figura 4-13. Modelo de fuente de corriente en el generador estáticop. 88
- Figura 4-14. Composite model DSL del inversorp. 89
- Figura 4-15. Valores de entrada del control del inversorp. 89
- Figura 4-16. Referencia de los valores de entrada del control del inversorp. 89
- Figura 4-17. Cálculo condiciones iniciales valores de entradap. 90
- Figura 4-18. Bloques PSETP y QSETPp. 90
- Figura 4-19. Controlador de potencia activa y reactivap. 91
- Figura 4-20. Bloque PLL del inversorp. 92
- Figura 4-21. Parámetros del PLL en el inversorp. 92
- Figura 4-22. Cálculo condiciones iniciales parámetros del PLLp. 92
- Figura 4-23. Bloque controlador de tensión DCp. 93
- Figura 4-24. Bloque controlador de corriente del inversorp. 93
- Figura 4-25. Parámetros bloque controlador de corrientep. 94
- Figura 4-26. Condiciones iniciales parámetros bloque controlador de corrientep. 94
- formación de “isla” (verde) con balance Generación-Cargap. 96
- A) es la conexión a la red B) Isla no intencional C) Operación protección anti-isap. 96
- Figura 5-3. Tensiones y corrientes por fase en el PCCp. 98
- Figura 5-4. Potencia activa y reactiva y setpointp. 99
- Figura 5-5. Tensiones y corrientes por fase en el PCC en condición de “isla”p. 100
- Figura 5-6. Tensión en el PCC en condición de “isla”p. 101
- Figura 5-7. Potencia activa y reactiva y Setpoint en condición de “isla”p. 102
- de potencia activap. 103
- Figura 5-9. Variación de la tensión en el PCC en condición de “isla”p. 104
- condición de “isla”p. 99
- desconectado de la red principalp. 106
- Figura 5-12. Magnitud de la tensión con la protección anti-isla habilitadap. 107
- Figura 5-14. Protección ANSI 27 habilitadap. 108
- Figura 5-15. Magnitud del tensión y protección ANSI 27 en el PCCp. 109
- Figura 5-16. Tensiones y corrientes de fase en el PCC y apertura ANSI 59p. 110
- caso 1p. 111
- Figura 5-18. Potencia activa y reactiva del inversor para el caso 1p. 112
- Figura 5-19. Tensiones y corrientes de fase en el PCC y apertura ANSI 27p. 113
- caso 2p. 113
- Figura 5-21. Potencia activa y reactiva del inversor para el caso 2p. 114
- Figura 5-22. Sensibilidad potencia activa de referencia PSETPp. 115