Regulación Primaria de Frecuencia de Sistemas Eléctricos aplicando Dispositivos Electrónicos de Potencia y Almacenadores de Energía

MOLINA, MARCELO GUSTAVO

San Juan, Argentina

Conferencia; Planificación, Operación, Control y Calidad de Servicio en Sistemas de Potencia; 2004

Capítulo Estudiantil del IEEE San Juan

En este trabajo se trata el problema de la seguridad de operación de sistemas de suministro de energía eléctrica (SSEE) a través de la regulación primaria de frecuencia (RPF). Los requerimientos de seguridad a los cuales están sometidos los sistemas eléctricos imponen la necesidad de adoptar medidas de control que permitan incrementar los márgenes de seguridad de operación de los mismos. Debido a que la generación eléctrica es un proceso electromecánico, no se dispone de una controlabilidad suficientemente rápida de la potencia de reserva para enfrentar la diversidad de perturbaciones probables en el sistema. Esto trae como consecuencia una disminución de los márgenes de seguridad de operación dinámica. En la actualidad, este problema se ve agravado principalmente debido al uso de modernos controles rápidos de tensión, el incremento del nivel de carga del sistema eléctrico, y la desregulación de los sistemas eléctricos, la cual viene creciendo paulatinamente en los últimos años e impone nuevas exigencias a los sistemas de potencia. Frente a estas exigencias frecuentemente antagónicas, resulta necesario implementar acciones de control que permitan el máximo aprovechamiento de las instalaciones existentes, manteniendo niveles adecuados de seguridad de operación del sistema. Esto lleva a la necesidad de mejorar el desempeño de la regulación primaria de frecuencia. Diferentes métodos de RPF han sido aplicados en varias partes del mundo, obteniendo resultados limitados y problemas significativos, surgiendo la necesidad de encontrar soluciones más efectivas. Hoy en día se dispone de nuevos equipamientos para el control de SSEE. Los nuevos dispositivos de almacenamiento de energía representan una alternativa factible para reducir la reserva de generación de las unidades y mejorar la RPF. Utilizando adecuados dispositivos de este tipo es posible almacenar en momentos en que existe, el excedente de energía del sistema eléctrico para posteriormente reemplazar la reserva de generación durante la actuación de la RPF. Esto puede realizarse con ayuda de los sistemas de transmisión de CA flexibles o controladores FACTS, los cuales proveen elevada velocidad de respuesta y flexibilidad de control. En virtud de lo anterior, en este trabajo se propone una metodología de RPF mejorada con la aplicación de controladores FACTS de tipo compensador sincrónico estático (STATCOM) y dispositivos de almacenamiento con superconductores (SMES). Se presenta una propuesta de modelado de los dispositivos STATCOM/SMES y novedosos algoritmos de control del sistema integrado, los cuales se validan por medio de simulaciones digitales en sistemas eléctricos de prueba, demostrando además la efectividad de la metodología de RPF propuesta.