Estimación de inercia en sistemas de potencia durante procesos transitorios basados en algoritmos de procesamiento de datos

Abstract

Los sistemas de generación de energía eléctrica constituyen una fuente importante de con- taminación ambiental. Esto ha generado la necesidad de evolucionar de las centrales eléctricas

convencionales a fuentes de energía mas amigables con el medio ambiente. El problema es

que con la implementación de los nuevos sistemas de generación de energía renovable se re- duce la inercia contenida en los sistemas de potencia. Como resultado de la reducción de la

inercia del sistema, la estabilidad de la frecuencia se convierte en un problema. Por lo tanto, es de vital importancia conocer la inercia operativa del sistema para garantizar su operación segura. Por lo anterior, esta tesis se centra en la estimación de la inercia de sistemas de potencia. Primeramente se plantean cinco métodos de estimación de inercia basados en perturbaciones.

Los primeros cuatro métodos utilizan las variaciones de frecuencia y potencia que surgen des- pués de una perturbación y estiman la constante de inercia total del sistema. Por su parte el

quinto método se basa en cuatro ventanas deslizantes que obtienen información de las res- puestas de la potencia y la derivada de la frecuencia de cada unidad de generación y realiza

la estimación de forma individual. Los métodos propuestos se aplican en las respuestas de

frecuencia y potencia de las simulaciones numéricas del sistema de prueba IEEE de 39 no- dos bajo diferentes contingencias. Además, se investiga el desempeño de los métodos ante la

sustitución de una unidad de generación convencional por una de tipo renovable. Y para complementar las deficiencias identificadas en lo métodos anteriormente descritos.

Se propone un esquema de estimación que se basa principalmente en la descomposición mo- dal dinámica (DMD) de las señales de potencia y velocidad de los generadores del sistema

durante respuestas oscilatorias. Una de las principales ventajas que ofrece este tipo de meto- dología con respecto a las cinco anteriores es la capacidad de identificar modos oscilatorios

presentes en el sistema. Con dichos modos oscilatorios es posible la identificación de la dis- tribución espacial de la inercia en el sistema. Lo anterior se realiza a partir de las grupos de

generadores coherentes que se puedan identificar con la caracterización de los modos inter- área. Al proponer métodos para estimar la inercia y conocer su distribución coherente, esta

tesis pretende brindar soluciones adicionales a los desafíos que deben enfrentar los sistemas eléctricos modernos.