Automatic Generation Control

De por s´ı, el concepto de la interconexi´on o interconexiones entre sistemas el´ectricos de potencia siempre ha estado asociado a los mismos, pero hoy d´ıa se ha visto reforzado por la nueva estructura del sector el´ectrico. En esa nueva estructura con una separaci´on reglamentada y clara de actividades, las interconexiones proporcionan a las empresas del sector el respaldo suficiente en su red para en caso de necesidad garantizar la continuidad del suministro a sus clientes.

En esta tesis ese concepto es tratado en cuanto a su influencia en los an´alisis de fiabilidad y, en concreto, el enfoque es hacia las interconexiones existentes entre las ´areas funcionales de transporte, subtransporte (reparto) y distribuci´on (Nivel HL-III propuesto, Secci´on2.3.1), as´ı como hacia las que posibilitan que varias ´areas o zonas de una misma empresa distribuidora de energ´ıa el´ectrica est´en conectadas entre s´ı.

Los estudios de seguridad basados en los an´alisis de contingencias y de fiabilidad de los sistemas el´ectricos interconectados entre s´ı, toman como punto de partida la representaci´on de la interconexi´on mediante los denominados sistema interno o red interna y sistema externo o red externa (Figura2.8) [7] [17] [18] [33] [49] [56] [55] [78] [79] [104] [107] [108] [111].

El sistema objeto de inter´es en el estudio es el que se nombra como sistema interno, al resto de los sistemas colindantes con los que posee interconexiones se le denota como sistema externo y las

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l´ıneas y/o transformadores (ramas) con las que se establecen las conexiones entre ambos sistemas, se denominan ramas de interconexi´on, (LI) en la Figura2.8. Los nudos entre los que se establece la interconexi´on entre el sistema externo y el sistema interno, se denominan nudos frontera.

Figura 2.8_{–Sistema el´ectrico de potencia (SEP) representado median-} te sus sistemas interno y externo.

El problema de forma general se puede establecer como sigue:

Dado el flujo de cargas de un escenario de demanda-generaci´on de un sistema el´ectrico de poten- cia (SEP) y dada un ´area de inter´es (sistema interno) de dicho sistema, se trata de encontrar un modelo de orden reducido asociado al resto de la red (sistema externo), tal que para los cambios en las condiciones de operaci´on de la red interna, los resultados de un flujo de cargas asociado a la red externa proporcionen valores muy similares a los que resultar´ıan si se hubiese considerado el sistema al completo.

Si se considera la totalidad de la red externa sin reducci´on alguna, se trata de lo que en el argot internacional se menciona como modelo en detalle de red externa (detailed external network model o unreduced external network model ) [49] [56] [55].

Ahora bien, con el modelo en detalle de red externa lo que se gana en exactitud en el c´alculo se pierde en rapidez en la respuesta. Se debe tener presente que con este modelo, al no aplicarse reducci´on alguna a la red externa, el estudio a realizar hay que llevarlo a cabo considerando la totalidad del sistema el´ectrico de potencia. Debido a la dimensi´on del problema a resolver, el coste del an´alisis se incrementa de forma considerable, frente a otros m´etodos que utilizan un modelo reducido.

La implementaci´on del sistema externo mediante un modelo reducido del mismo, denominado modelo equivalente de red externa (equivalent external network model ), tiene como ventaja principal que la dimensi´on reducida de la red externa facilita una r´apida disposici´on de informaci´on relativa a la citada red [17] [49] [78].

Los dos procedimientos estandarizados y de amplia aplicaci´on en la obtenci´on de un modelo equi- valente de red externa son:

Modelo Ward equivalente de red externa.

La versi´on b´asica del modelo WARD [108] se ha representado en la Figura2.9 y se basa en la relaci´on que la matriz de admitancias Y , del sistema el´ectrico al completo, establece entre las tensiones nodales V e inyecciones nodales I de dicho sistema.

2.7. Fiabilidad, sistemas interconectados y subestaciones 25

Por eliminaci´on Gaussiana se hacen desaparecer del sistema matricial las tensiones nodales aso- ciadas a los nudos de la red externa, quedando esta representada por un sistema mallado con inyecciones de potencia en los nudos frontera.

En t´erminos del modelo Ward equivalente de red externa (Figura2.9) no existen nudos de la red externa, solamente se mantienen los nudos de la red interna y los nudos frontera que es donde se colocan las inyecciones de potencia y entre los que se conecta el sistema mallado con los que se modela la red externa.

Figura 2.9 _{–Modelo Ward equivalente de red externa.}

Modelo REI equivalente de red externa.

La versi´on b´asica del modelo REI [33] (Radial Equivalent Independent), Figura2.10, consiste en la divisi´on de la red externa en dos subsistemas, el primero constituido por los nudos frontera (nudos esenciales) entre el sistema externo y el sistema interno (unidos entre s´ı por las l´ıneas de interconexi´on LI) y el segundo obtenido en un proceso de agrupaci´on y reducci´on de los nudos de la red externa (nudos no-esenciales).

Figura 2.10 _{–Modelo REI equivalente de red externa.}

El proceso de obtenci´on del modelo REI de red equivalente externa lo conforman tres bloques fundamentales que son:

• Definici´on de los nudos que deben ser retenidos (nudos esenciales) y los que se pueden eliminar (nudos no-esenciales). Los nudos retenidos o esenciales constituyen el subsistema de nudos frontera.

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• An´alisis de las inyecciones (generaci´on y/o demanda) en los nudos no-esenciales y posterior agregaci´on de los nudos no-esenciales de generaci´on entre si e igualmente de los nudos de carga entre si.

• Eliminaci´on de todos los nudos no-esenciales que hayan resultado con inyecci´on nula tras el proceso de agregaci´on. Este bloque se basa un proceso de eliminaci´on Gausiana con el que son anulados todos aquellos nudos ficticios con inyecciones nulas y generados en el proceso de la agregaci´on.

Una vez finalizado este breve resumen sobre los procedimientos de obtenci´on de un modelo equi- valente de red externa y para centrar la propuesta que se hace en esta tesis, comentar que de los dos bloques de procedimientos expuestos, es en el correspondiente al modelo en detalle de red exter- na (detailed external network model o unreduced external network model ) donde quedar´ıa incluida la propuesta presentada en esta tesis (Cap´ıtulo4).

En concreto, la formulaci´on que se presenta relativa al modelo de red externa est´a planteada para un modelo en continua y est´a basada en la matriz de sensibilidades entre los flujos de potencia activa en las ramas de un sistema el´ectrico y las inyecciones nodales de potencia activa en el mismo. Dicha matriz se obtiene en el escenario de generaci´on-demanda de cada per´ıodo horario (estado pre-contingencia) que vaya a ser analizado y tiene la particularidad de mantenerse constante para cualquier estado (post-contingencia) generado a partir de dicho escenario de generaci´on-demanda.

Centrados en los an´alisis de contingencias y de fiabilidad, anticipar que la utilizaci´on de la matriz de sensibilidades tiene dos importantes mejoras en el tratamiento de cada contingencia, la primera es que no es necesario llevar a cabo con antelaci´on un an´alisis topol´ogico ni el resto de c´alculos previos al an´alisis del estado post-contingencia y la segunda que a partir de esa matriz se pueden formular las contingencias como inyecciones nodales ficticias de potencia activa.