Modelo uninodal para el análisis de la respuesta de la frecuencia en sistemas eléctricos de potencia

Abstract

La penetración de las energías renovables no convencionales (ernc) en los sistemas eléctricos de potencia (sep) trae aparejada una disminución de la inercia en la red, con consecuencias para la regulación de frecuencia. A fin de evaluar distintas estrategias de respuesta ante este fenómeno, es de interés contar con un modelo simplificado del sep, que refleje la respuesta de la frecuencia ante desequilibrios de generación y demanda con foco en las variables que inciden en el problema —inercia, generación y demanda totales— a la vez que soslaye aquellas con menor incidencia —distribución geográfica de generación y demanda, transmisión y distribución, modelos específicos de máquinas—. En el presente trabajo se desarrolla el comportamiento de la frecuencia en un sep de forma teórica y se postula la existencia de un modelo de un único nodo con generación y demanda agrupadas en un número mínimo de elementos, cuya respuesta de la frecuencia ante desequilibrios entre generación y demanda es equivalente a la del sep que modela. Su transferencia (lineal) es una función de cuatro parámetros: H y D representan la inercia y amortiguamiento totales en el sistema, y R y Tg el estatismo y la constante de tiempo de regulación primaria equivalentes. Mediante el análisis de esta transferencia, se desarrolla la teoría necesaria para identificar H, D, Tg y R equivalentes del sep a partir de la respuesta al escalón —obtenida en forma experimental— de la frecuencia. Se construye una herramienta que, a partir de la respuesta de la frecuencia de un sep que se desee modelar, identifica estos parámetros equivalentes y construye un modelo uninodal en formato pss R e cuya respuesta es aproximada a la del sep. Luego utiliza algoritmos evolutivos para mejorar esta aproximación, hasta obtener un modelo cuya respuesta es equivalente a la del sistema original en las etapas inercial y de regulación primaria de la respuesta de la frecuencia. El trabajo se concluye con pruebas sobre el modelo del sistema interconectado uruguayo-argentino que validan el modelo producido por la herramienta como equivalente dinámico durante los primeros instantes de la respuesta, y otras que validan la teoría desarrollada para la identificación de parámetros de inercia y regulación primaria equivalentes del sep. Se concluye también que el algoritmo desarrollado brinda un método para identificar la inercia presente en el sep a partir de su respuesta de la frecuencia ante un desequilibrio entre generación y demanda.