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Simulación de flujos de potencia en Powerworld
Nombres: Wilson Astudillo
Byron Carmona
Desarrollo
A continuación se analizara cómo se comporta el sistema de 9 barras, ya sea en condiciones normales, y
de igual manera al cerrar líneas de transmisión y generadores, recalcando que el análisis será únicamente
N-1, se tomara en cuenta las fallas cuando existan sobrecargas en líneas y transformadores mayores al
80%, y de la misma manera las tensiones de barra que estén con variaciones por debajo el 3%.
Caso Base
Barra Voltaje
(pu)
Voltaje(KV)
1 1 18
2 1 18
3 1 18
4 0.98 340.27
5 0.97 336.26
6 1.003 346.07
7 0.98 339.89
8 0.99 343.51
9 0.956 329.956
Al analizar el caso base nos podemos dar cuenta que los valores de las tensiones, en todas las barras están
bajo el rango permitido, a excepción de las barra 9 que presenta una caída de tensión (0.956pu), debido a
que esta barra presenta una mayor cantidad de demanda en MW por lo que el flujo tiene mayor
concentración en ese punto, por otro lado los niveles de carga de las respectivas líneas y transformadores
no presentan ningún tipo de violación, al funcionamiento seguro de los mismos (80%), por lo que la
cantidad de perdidas total del sistema (5.32MW), no afecta en mayor cosa al funcionamiento del mismo.
CONTINGENCIA 1 (ANÁLISIS N-1)
Falla en las líneas de transmisión
Falla en la línea 4-5:
Cuando la línea 4-5 es desconectada, la barra que sufre variaciones de voltaje fuera del límite permitido
es la barra 5 la misma que tiene conexión directa con la línea desconectada. Cabe recalcar que el único
cambio de dirección de flujo se da en la línea 6-7 debido a que el generador de la barra 3 compensaba la
demanda de la barra 7 y 5 antes de la desconexión. Este mismo cambio produce un aumento considerable
en el porcentaje de la carga máxima de la línea 5-6 pero manteniéndose dentro de los rangos permitidos.
BARRA 5
Voltaje Base Voltaje [Kv] Perdidas del Sistema[MW]
C. O. 0.97 336.266 5.32
C. F. 0.91 313.083 6.83
Falla en la línea 5-6:
La desconexión de la línea 5-6 produce una alteración de tensiones fuera de los parámetros permitidos de
las barras 5(barra con conexión directa a la línea 5-6) y 9 debido a que el flujo de potencia no pasa
directamente de la barra 6 a la barra 5; incrementado el porcentaje de carga de los transformadores T1-4
yT2-8 para poder satisfacer las demandas que se encuentran conectadas en la barra 9 y barra 5.
Línea Nivel
de
carga
(%)
Pérdidas(Mw)
4-5 11 0.15
5-6 44 1.58
6-7 15 0.08
7-8 32 0.54
8-9 37 2.73
9-4 22 0.24
Transforma-
dores
Nivel
de
carga
(%)
Perdidas
(Mw)
1-4 28 0
2-8 57 0
3-6 34 0
Pérdidas
totales
5.32
BARRA 5
Voltaje Base Voltaje [Kv] Perdidas del Sistema [MW]
C. O. 0.97 336.266 5.32
C. F. 0.91 313.083 19.79
BARRA 9
Voltaje Base Voltaje [Kv] Perdidas del Sistema [MW]
C. O. 0.97 329.953 5.32
C. F. 0.91 317.339 19.79
Falla en la línea 6-7:
Al realizar el análisis N-1 en la línea 6-7 se puede recalcar que la única violación de restricciones se da en
la barra 7 la misma que está conectada directamente a la línea de análisis. El flujo de potencia total del
sistema no sufre cambios de dirección. Se podría decir que nuestro SEP para fallas de la línea 6-7 es
robusto.
BARRA 7
Voltaje Base Voltaje [Kv] Perdidas del Sistema [MW]
C. O. 0.99 339.893 5.32
C. F. 0.95 326.374 5.97
Falla en la línea 7-8:
Al efectuar la falla en la línea de transmisión se observa que las barras 9 y 7, presentan caídas de voltaje
bajo los rangos de los niveles de operación y la línea 8-9 presenta perdidas (MW) considerables, ya que la
demanda de la barra 7 busca compensar las pérdidas de flujo al desconectar la línea 7-8.
BARRA 7
Voltaje Base Voltaje [Kv] Perdidas del Sistema [MW]
C. O. 0.97 339.896 5.32
C. F. 0.91 322.694 32
BARRA 9
Voltaje Base Voltaje [Kv] Perdidas del Sistema [MW]
C. O. 0.97 329.953 5.32
C. F. 0.91 319.765 32
Falla en la línea 8-9:
Al desconectar las línea 8-9, se observa una sobrecarga severa en la línea 5-6 (111%) que supera los
límites de nominales (80%), debido a que el flujo que circula por esta línea aumenta con el fin de
abastecer la demanda de la barra 5. Además se observa caídas de tensión en la barra 9 y 5
respectivamente, por efecto de impedancia en las líneas por el recorrido que va a tener el flujo.
LINEA 5-6
Sobrcecarga Perdidas L5-6 [Mvar] Perdidas del Sistema [MW]
C. O. 44% -28.14 5.32
C. F. 111% 11.11 18.29
Falla en la línea 9-4:
Al desconectar la línea 9-4, existe una caída de voltaje en la barra 9 en límites inaceptables, debido a que
la exigencia de la demanda en ese punto está violando el nivel de flujo que debe ser abastecida, de igual
manera existe caída de voltaje en la barra 8. Otro punto a recalcar es el nivel de pérdidas (MW) de la línea
8-9, por el aumento de flujo circulando.
BARRA 8
Voltaje Base Voltaje [Kv] Perdidas del Sistema [MW]
C. O. 0.97 343.514 5.32
C. F. 0.91 329.942 10.46
BARRA 9
Voltaje Base Voltaje [Kv] Perdidas del Sistema [MW]
CONTINGENCIA 2
Carga de la Barra 9
En esta ocasión la carga conectada a la barra 9 que es de 125MW, se le aumenta un 25% (31.25MW), lo
que conlleva a que el generador de la barra Slack aumente la capacidad de generación (falla), a niveles
altos con respecto a las características técnicas establecidas, ya que se necesita abastecer la demanda de
la barra 9, y por ende el flujo se dirigirá con mayor concentración en dicha barra. Se hace énfasis de igual
manera a las caídas de voltaje que se da en dicha barra, por el motivo de que le llega mayor cantidad de
flujo lo que conlleva mayores caídas de tensión y perdidas (MW). Las pérdidas totales del sistema
aumentan (7.88MW) con respecto a la operación en condiciones normales. Cabe recalcar que la carga de
los transformadores se mantienen bajo los límites normales de 80%.
CONCLUSIONES
Caso Base
En este caso todas las líneas de transmisión presentan cargas en un porcentaje dentro de los límites
aceptables de funcionamiento (80%), por otro lado los niveles de caída de tensión en las barras de igual
manera están bajo los rangos nominales (3%), a excepción de la barra 9 que presenta una caída de
tensión (0.956pu), debido a que la demanda en ese barra es la más alta del sistema por lo tanto el flujo
tiene mayor concentración en ese punto, y a su vez las perdidas en la línea 8-9 son mayores (2.73MW)
con respecto a las otros líneas de transmisión.
Fallas en líneas de transmisión y generadores
En el caso de las fallas de las líneas de transmisión, el caso crítico se dio al desconectar la línea 8-9,
ocasionando una sobrecarga en la línea 5-6 (111%), debido a que ya no existe flujo por la línea 8-9, por
lo cual todo ese flujo se distribuye por las líneas 7-8, 6-7, ahora bien el generador conectado en la barra 3
entrega todo su capacidad a la línea 5-6, lo que conlleva a que se de esa sobrecarga de la línea 5-6.
La solución más viable a este problema, sería la de aumentar la capacidad en el generador 1 conectado en
la barra 1, lo cual conlleva a la disminución del flujo en la línea 5-6. Tomando en consideración que al
efectuar dicha solución para la sobrecarga, la caída de tensión en la barra 9 viola el límite de
funcionamiento seguro. Por lo tanto para que se solucione totalmente este problema las medidas a tomar
seria minorar la carga, pero teniendo en cuenta que esto se haría en el último de los casos.
Ahora bien al desconectar el generador 1, la condición más crítica fue la presencia de una sobrecarga en
el transformador en la barra 2-8, ya que al desconectar este generador, inmediatamente el generador 2
de la barra Slack, se sobreesfuerza en su funcionamiento, y por lo tanto el transformador con el fin de
abastecer las demandas de los buses 9 y 7, presenta perdidas altas de reactivos y a su vez se sobrecarga.
La solución a este problema sería aumentar capacidad al generador 3 para que compense la demandas de
las barras 7 y 9 y su vez el generador 2 disminuirá en capacidad y el transformador trabajará en límites
aceptables.
Aumento de carga
Al efectuar aumento de carga de la barra 9, se llega a esforzar a fallas al sistema, esto provocó que la
capacidad del generador de la barra Slack aumentara por encima de sus condiciones normales, ya que la
barra Slack lo que hace es compensar la demanda aumentada en la barra 9.
