Effect of MICP on the cyclic behavior of silty sands

La salida de los SVCs 2 y 3 equivale a una perdida sustancial de compensación de reactivo por lo que su salida puede provocar efectos de inestabilidad que deben ser asumidos por el SVC 1. Para la simulación de esta falla se hacen conmutar los interruptores que gobiernan los SVCs 2 y 3 ubicados en las barras B6 y B8 respectivamente. Veamos a continuación la evolución de las tensiones en las barras de los SVC’s y el reactivo en el SVC 1. Los datos de los SVC’s 2 y 3 se encuentran el ANEXO II.

3.3.3.1 Configuración FC-TCR.

Según nos muestra la gráfica de la Figura 3.16 al momento de ocurrir la falla el voltaje en la barra del SVC 1 es de 65.4 kV, pero cuando ocurre la falla este desciende escalonadamente primero instantáneamente hasta 62.1 kV y luego de 1.2 s este vuelve a descender hasta 60.1 kV. Evidentemente el SVC 1 por sí solo

no puede mantener el voltaje en los rangos normales de operación por lo que una solución a esto puede ser el aumento de la capacidad del SVC 1

Figura 3.17 – Comportamiento del voltaje para un FC-TCR (con salida de servicio de SVC 2 y 3) operando con el modelo 3

Para el caso el reactivo nos apoyamos en la grafica de la Figura 3.17. Como que los SVC 2 y 3 salen de servicio, pues el reactivo en ellos es cero. Sin embargo el SVC 1 que entregaba antes de la falla 55.1 MVAr al igual que le voltaje muestra un descenso escalonado del reactivo como resultado de su imposibilidad para asumir el reactivo mandado por el sistema. Cabe también destacar que este reactivo puede ser en parte asumido por los generadores G1 y G3

Figura 3.18 – Comportamiento del reactivo para un FC-TCR (con salida de servicio de SVC 2 y 3) operando con el modelo 3

3.3.3.2 Configuración MSC-TCR.

Como se ve, en esta configuración no se produce un descenso escalonado del voltaje sino que este desciende bruscamente como resultado de la falla pero sin embargo al comenzar a actuar el regulador en modelo 3 este es capaz de proveer regulación efectiva al compensar la pérdida de voltaje que se produce con la salida de los SVC 2 y 3

El voltaje en la barra del SVC 1 ante de la falla es de 65.3 kV, al momento de la falla este desciende hasta 62.21 kV y a los 0.8 s este se estabiliza en 63.11 kV. Este comportamiento es descrito en la gráfica de la Figura 3.18. Mostrándonos una superioridad de esta configuración con respecto a la FC-TCR, al cual no pudo brindar regulación efectiva del voltaje.

Figura 3.19 – Comportamiento del voltaje para un MSC-TCR (con salida de servicio de SVC 2 y 3) operando con el modelo 3

En consecuencia con el voltaje, la gráfica de reactivo descrita en la Figura 3.18 nos muestra como el reactivo en el SVC 1tambien sufre un descenso como resultado de la falla pero pasado un tiempo relativamente corto este es compensado hasta casi sus valores iniciales. Los SVC 2 y 3 no entregan reactivo y por consecuencia como se puede apreciar en la Figura 3.18 los voltajes en la barras B6 y B8 descienden a valores de 11.5 kV y 15 kV que son los valores de voltaje mínimo especificados en los datos de la red de 14 nodos. Debemos destacar que estos voltajes están muy por debajo del rango de operación normal de la red y se hace necesario hacer propuesta que mejoren esta condición como la de restringir el rango de variación del voltaje en las barras de generación.

Figura 3.20 – Comportamiento del reactivo para un MSC-TCR (con salida de servicio de SVC 2 y 3) operando con el modelo 3.

3.3.3.3 Configuración TSC-TCR.

Los comportamientos del voltaje y el reactivo para un TSC-TCR operado en modelo 3 son mostrados en las Figuras 3.20 y 3.21 respectivamente.

Figura 3.21 – Comportamiento del voltaje para un TSC-TCR (con salida de servicio de SVC 2 y 3) operando con el modelo 3.

De la grafica de voltaje podemos apreciar que le voltaje en el SVC 1 es rápidamente compensado debido a que los SVC 2 y 3 son de pequeña capacidad y no influyen de manera sustancial en el sistema. El voltaje antes de la falla en el SVC 1 es de 65.3 kV al momento de la falla este desciende hasta 62.3 kV, pasado el tiempo de recuperación de la falla que es de aproximadamente 0.75 s el voltaje se estabiliza en 64.3 kV.

El SVC 1 aunque no tiene una capacidad grande, si asume todo el reactivo que dejan de entregar los SVCs 2 y 3 como es mostrado en la Figura 3.21. El reactivo de los SVCs 2 y 3 cae a cero como conocemos. Por eso el SVC 1 aumenta su reactivo desde un valor inicial de 55.3 MVAr hasta 67.1 MVAr aproximadamente, tomándose un tiempo de 0.98 s. A pesar de tener que asumir todo el reactivo que dejan de entregar los SVC 2 y 3, el SVC 1 responde en un tiempo relativamente rápido como es característico del MSC.

Figura 3.22 – Comportamiento del reactivo para un TSC-TCR (con salida de servicio de SVC 2 y 3) operando con el modelo 3

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

Con los resultados obtenidos en este trabajo podemos concluir que:

1. Los SVC son una tecnología de gran impacto a nivel mundial ofreciendo una solución práctica, viable y eficiente ante los diferentes problemas de estabilidad que se presentan en las líneas actualmente. Son capaces de ofrecer una respuesta rápida de compensación de reactivo (ya sea en el lado inductivo o capacitivo) y por tanto son altamente eficientes en mantener los valores de tensión establecidos.

2. Los modelos de SVC’s implementados en el PSX presentan un comportamiento adecuado ante fallas en el sistema, suministrando o consumiendo el reactivo necesario para mantener la estabilidad del sistema.

3. De las pruebas realizadas se concluye que el mejor comportamiento se produce en el de regulador integral con retroalimentación de susceptancia. Recomendaciones

Se recomienda:

1. Profundizar en el comportamiento de los equipos compensadores de reactivo ante cortocircuitos.

2. Validar los resultados de las modelaciones realizadas en el PSX con patrones de la IEEE.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1].Sullivan D., "Improvements in Control Voltage and Dynamic Performance of Power Transmission Systems using Static Var Compensators (SVC)", BSEET Pennsylvania State University, 1995.

[2].Glanzmann G., Andersson G., "Using FACTS to Resolve Congestions in Transmission Grids", CIGRE/IEEE PES International Symposium, San Antonio, Estados Unidos, octubre de 2005.

[3].Alabduljabbar A., Milanovic J., “ Placement and Tunning of SVCs for the Improvement of Techno-economic Performance of the Network Based on Sequential Number Theoretic Optimization Algorithm” , IEEE Power Systems Conference and Exposition, Atlanta, Estados Unidos, octubre- noviembre de 2006.

[4].Mathur M., Varma R., “ Thyristored-Based FACTS Controllers for Electrical Transmission Systems” , IEEE Press, ISBN 0-471-20643-1, 2002.

[5].R. M. Mathur, Ed., Static Compensators for Reactive Power Control, Canadian Electrical Association (CEA), Cantext Publications, Winnipeg, Manitoba, 1984.

[6].Ambriz-Pérez H., Acha E., Fuerte-Esquivel C.R., "Advanced SVC Models for Newton-Raphson Load Flow and Newton Optimal Power Flow Studies", IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 15, Në1, febrero de 2000.

[7].P. Kundur (1994). Power System Stability and Control. Palo Alto, California: McGraw-Hill, Inc.

[8].Pourbeik P., Bostrom A., John E., Basu M., "Operational Experiences with SVCs for Local and Remote Disturbances", IEEE Power Systems Conference and Exposition, Atlanta, Estados Unidos, octubre-noviembre de 2006.

[9].Kowalski J., Vancers I., Reynolds M., Tyll H., ª Application of Static VAR Compensation on the Southern California Edison System to Improve Transmissions System Capacity and Address Voltage Stability Issues ± Part 1. Planning, Design and Performance Criteria Considerationsº , IEEE Power Systems Conference and Exposition, Atlanta, Estados Unidos, octubre- noviembre de 2006.

[10].I. A. Erinmez, Ed., Static Var Compensators, CIGRE Working Group 38-01, Task Force No. 2 on SVC, Paris, 1986.

[11].The Electric Power Research Institute (EPRI) Report TR-100696, “Improved Static Var Compensator Control,” Final Report of Project 2707- 01, Prepared by General Electric (GE) Company, Schenectady, NY, June 1992.

ANEXOS

Anexo I ALGUNOS TERMINOS Y DEFINICIONES EMPLEADAS EN ESTE TRABAJO.

(FACTS) - Flexible AC Transmission System. Sistemas Flexibles de Transmisión de C.A. que incorporan la electrónica de potencia y otros controladores estáticos para reforzar la estabilidad y el aumento la capacidad de la potencia transferencia.

(SVC) - Static Var Compensator. El Compensador Estático de Reactivo. Generador estático de reactivo conectado en shunt cuya salida se ajusta para intercambiar corriente capacitiva o inductiva para mantener o controlar parámetros específicos del sistema de potencia eléctrica (típicamente el voltaje de la barra).

(TCR) - Thyristor-Controlled Reactor. Inductor controlado por tiristores cuya reactancia eficaz es variado de una manera continúa por un control de conducción parcial de la válvula del tiristor.

(TSC) - Thyristor-Switched Capacitor. Capacitor conmutado por tiristores. Capacitor cuya reactancia eficaz es variado de una manera de paso por completo o cero funcionamiento de conducción de la válvula del tiristor.

(TSR) - Thyristor-Switched reactor. , Reactor conmutado por tiristores. Inductor cuya reactancia eficaz es variado de una manera de paso por completo o cero funcionamiento de conducción de la válvula del tiristor.

Anexo II DATOS DE LA RED DE 14 NODOS EMPLEADA EN LA SIMULACION.

Figura 1: Esquema monolineal de la red de 14 nodos.

Figura 3: Datos de las líneas con que opera la red de 14 nodos.

Figura 4: Datos de los transformadores con que opera la red de 14 nodos.

Figura 5: Datos de los generadores con que opera la red de 14 nodos.

Valores para cada modelo dinámico empleado en los SVC: Tabla 1: Valores del modelo 1 empleados en el PSX.

Modelo IEEE-1 (Regulador Proporcional).

Nombre Tmv (s) T1 (s) T2 (s) Tp (s) Td (s) Tb (s)

SVCx1_ 0.00015 0.02 0.002 0.04 0.02 0.02

Tabla 2: Valores del modelo 2 empleados en el PSX. Modelo IEEE-2-PI (Regulador Integral con Retroalimentación de Corriente). Nombre Tmv (s) Tm1 (s) Ki Kp Tp (s) Td (s) Tb (s) SVCx2_ 0.0015 0.0015 10.0 50.0 0.04 0.02 0.02

Tabla 3: Valores del modelo 3 empleados en el PSX.

Modelo IEEE-2-PB (Regulador Integral Con Retroalimentación de Susceptancia).

Nombre Tmv (s) Ki Td (s) Tb (s)

SVCx3_ 0.0015 10.0 0.02 0.02

Tabla 4: Datos para la estabilidad en los generadores empleadas en PSX.

Nombre

Barra P( MW) Q(MVAr) Mod. flujo Mod. REV Mod. GOV H (seg)

kV MVA Pb(MW)

G1 B1 354.4 85.3 Fx5_F330 ST1_F330 GOV1_F330 3.000 69.00 1407.00 1000.0 G3 B2 40.0 30.0 Fx5_A60 ST1_F330 GOV1_C125 3.000 69.00 50.00 40.00