Estabilidad de tensión y compensación electrónica en sistemas eléctricos de potencia usando herramientas de simulación

Abstract

El aumento de la demanda en los distintos sistemas eléctricos de potencia (SEP) tiene un impacto negativo en la estabilidad de la tensión, la confiabilidad y la calidad del suministro eléctrico. El perfil de tensión disminuye cuando las unidades de generación no son capaces de suministrar potencia reactiva al sistema eléctrico en los momentos que se requiere. Con el desarrollo de la electrónica de potencia y los complejos sistemas de control, se han podido introducir dispositivos de sistemas flexibles de transmisión de corriente alterna (FACTS, del inglés Flexible Alternating Current Transmission System). En este artículo se analiza en detalle el impacto que genera la introducción de un tipo de FACTS que permite la compensación de potencia reactiva en el SEP. Además, se analizará una metodología para decidir la capacidad del compensador síncrono estático (STATCOM, del inglés Static Synchronous Compensator) y su ubicación óptima con la ejecución de flujos de potencia continuos (FPC). Finalmente, se estudiará el impacto positivo de la instalación de un control estabilizador de potencia (PSS, del inglés Power System Stabilizer) para asegurar la estabilidad de tensión en el SEP. Este artículo se desarrolla utilizando el sistema base IEEE de 14 barras bajo dos modelos matemáticos para el cálculo del flujo de potencia desarrollados en el software Matlab, que son: i) utilizando las ecuaciones de balance de potencia y ii) Newton Raphson con el toolbox de MATLAB (PSAT, del inglés Power System Analysis Toolbox)./Increased demand in the different electrical power systems (EPS) has a negative impact in voltage stability, reliability and quality of the power supply. Voltage profile is reduced when generation units are not capable of supplying reactive power to the EPS at the times it is required. With the development of power electronics and complex control systems, flexible alternating current transmission system (FACTS) devices have been introduced. In this article, the impact of the introduction of a type of FACTS that allows reactive power compensation in the EPS is analyzed in detail. Furthermore, a methodology to decide the capacity of the Static Synchronous Compensator (STATCOM) and its optimal location with the execution of continuous power flows (CPF) will be analyzed. Finally, the positive impact of installing a Power System Stabilizer (PSS) control to ensure voltage stability in the EPS will be studied. This article is developed using the IEEE 14-bus base system under two mathematical models for power flow calculation developed in MATLAB software, which are: which are: i) through the power balance equations and ii ) Newton Raphson with the toolbox PSAT.