ANALISIS DE FLUJO DE CARGALOAD FLOW ANALYSIS

Alexander Taza Verastegui

Profesor: Ing. Hernan Villafuerte

Universidad Nacional Mayor de San Marcos, Lima,Perú

Facultad de Ingeniería Eléctrica

Resumen: En este trabajo se presenta la implementación de una herramienta de simulación en Matlab/Guide, la cual permite hacer análisis de flujos de potencia y estabilidad dinámica en los sistemas eléctricos de potencia. Se ha utilizado Matlab/Guide debido a que los estudios de flujos de carga no están incluidos en dicho software, con esto se aporta el análisis y diseño para ser utilizado por estudiantes de ingeniera y maestría en el área de eléctrica. Los “softwares” comerciales que cuentan con esta herramienta son costosos y están enfocados hacia redes eléctricas de potencia de múltiples nodos, lo cual los hace inaccesibles para fines didácticos.

Abstract: This paper presents an implementation of a simulation tool Matlab / Guide, which allows power flow analysis and dynamic stability in power systems is presented. We used Matlab / Guide because the load flow studies are not included in the software, with this analysis and design to be used by students of engineering and expertise in the area of electricity is provided. The "software" commercials that have this tool are expensive and are focused on power grids multiple nodes, making them inaccessible for teaching purposes.

Keywords: Simulation, Matlab / Guide, power flow.

1. INTRODUCCIONEl simulador FLUJOS DE CARGA es un programa de simulación de sistemas eléctricos de potencia el cual está desarrollado en MATLAB. FLUJOS DE CARGA resuelve el problema de flujos de potencia utilizando dos métodos de solución numérica: Newton Raphson, esto debido a la naturaleza no lineal del problema de flujos de potencia. FLUJOS DE CARGA está diseñada con una amigable interfaz la cual le permite al usuario ingresar datos, editarlos, observar resultados en forma de texto y en forma de gráfica. Además de generar reportes que pueden ser utilizados como bases de datos para estudios de estabilidad.

Si bien es cierto que existen en el mercado una gran diversidad de simuladores que resuelven el problema de flujos de potencia, estos no tienen la posibilidad de incorporar modelos desarrollados por los usuarios, esto limita el desarrollo científico ya que impide que nuevas tecnologías desarrolladas en centros de investigación sean probadas. Se decide utilizar el paquete de simulación MATLAB, por su gran flexibilidad en el manejo del lenguaje de programación, pero además por su gran versatilidad para permitir el manejo de funciones matemáticas.

2. ESCENARIO ACTUAL DE LOS SISTEMAS ELECTRICOS DE POTENCIA

La utilización de los sistemas eléctricos de potencia en la actualidad ha entrado en una etapa de cambio debido a factores como la inversión privada, el crecimiento de los sistemas debido a la demanda de suministro de energía. Esto ha obligado a que los sistemas eléctricos de potencia operen en condiciones para las cuales inicialmente no fueron diseñados.

Cinco formas de funcionamiento, estas de un sistema son:

1. Aumentar el control del flujo de potencia a través de rutas de transmisión preestablecidas. 2. Incremento de la cargabilidad de las líneas de transmisión a niveles cercanos a los límites térmicos.3. Mayor habilidad para transferir potencia eléctrica entre áreas controladas, de forma que los márgenes de generación de reserva se reduzcan de 18% a 15%.4. Prevención de apagones en cascada al evitar los efectos de fallas y de equipos dañados.5. Disminución de las oscilaciones, lo cual puede dañar equipo y/o limitar la capacidad de transmisión de potencia eléctrica.

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA DE FLUJOS DE CARGA

El problema de flujos de caega es la herramienta de análisis más básica que se utiliza para conocer la operación en estado estacionario de un sistema eléctrico de potencia. Es definido como el proceso de solución que proporciona los voltajes en estado estacionario en todos los nodos que conforman la red eléctrica bajo análisis y con base en los cuales se calculan los flujos de potencia activa y reactiva inyectados en terminales de cada elemento de transmisión bajo la suposición de valores conocidos de potencia generada y consumida. La manera de obtener el punto de operación estacionario de una red eléctrica en base a un análisis de flujos de potencia es determinando que la potencia de generación, la potencia de carga y la potencia que se intercambia a través de las líneas de transmisión deben sumar cero en cada uno de los nodos de la red (esto aplica para la potencia activa y para la potencia reactiva). Esto se puede expresar matemáticamente por un grupo de ecuaciones conocidas como ecuaciones de desbalance de potencias:

∆ Pi=PGi−PLi−P i=Pisch−Pi=0

∆ Qi=QGi−QLi−Q i=Qisch−Qi=0

Donde:

Gi P y Gi Q son las potencias inyectadas por el generador conectado en el nodo i de la red.Li P y Li Q son las potencias extraídas por la carga conectada en el nodo i de la red.i P y i Q son las potencias que fluyen a través de los elementos de transmisión y se calculan según las ecuaciones (3) y (4).

Pi=V i2Gii+Vi∑

j=1

n

V j (Gii cos (θi−θ j )+sen (θ i−θ j )) (3)

Qi=−V i2 Bij+Vi∑

j=1

n

V j (Gii cos (θi−θ j )+cos (θi−θ j )) (4)

*Los subíndices i, j. Representan los nodos de conexión del elemento de transmisión.

Debido a la evidente no linealidad de las ecuaciones (3) y (4). Un método de solución de ecuaciones no lineales es necesario para la solución del problema de flujos de potencia. Existen varios métodos entre los que destacan Gauss-Seidell,Newton-Raphson, Desacoplado Rápido, etc. El método Newton Raphson se ha utilizado como un método eficiente en cuanto a sus características de velocidad de convergencia, precisión y requerimientos de memoria.

4. SIMULADOR FLUJOS

Para este trabajo utilizamos GUIDE

Ingresamos los datos

Al ingresar los datos tendremos listo los parámetros para calcular las potencias, tensiones en los nudos que necesitamos para hacer un buen análisis. Con el cual damos solucionado por método de gaus-seidel el análisis de flujo de carga.

5.

CONCLUSIONES

El uso de programas de simulación constituye una herramienta esencial para el estudio de flujos de potencia, ya que permiten visualizar los conceptos teóricos de forma más dinámica y cercana a un sistema de potencia real.

Para el uso de simuladores de flujo de carga se requiere un entendimiento previo de los conceptos teóricos en sistemas de potencia, permitiendo al usuario obtener una mejor y correcta interpretación en el análisis de resultados.

6.BIBLIOGRAFIA

. http://www.physicstutorials.org/pt/es/95-Corriente_El%C3%A9ctrica_y_el_Flujo_de_Carga. metodos numericos para ingenieros-moore.http://pti-sa.com.co/servicios/estudios/estudio-de-flujo-de-cargahttps://www.mathworks.com/store/link/products/student/MLhttp://books.google.com.pe/books?id=0Z1Dnf0PuCQC&pg=PA182&lpg=PA182&dq=flujo+de+carga+en+sistema+de+potencia&source=bl&ots=F9ZUxLV6ui&sig=re7p65Q0AxWa0kG8dopJjgwDJxU&hl=es&sa=X&ei=qRF8VIX9AYGNgwSOsoFo&ved=0CDIQ6AEwBA#v=onepage&q=flujo%20de%20carga%20en%20sistema%20de%20potencia&f=falsehttp://ininin.com.mx/servicios/estudios/flujos-de-carga/

http://sisbib.unmsm.edu.pe/bibvirtualdata/publicaciones/electronica/Diciembre_2000/Pdf/5_Modelo.pdf