Análisis del Costo Operativo de Generación Durante un Proceso Dinámico Oscilatorio desde la Perspectiva de TSCOPF

Abstract

Considerando la estructura descentralizada de los modernos Sistemas Eléctricos de Potencia (SEP) aunado a que operan cerca de sus capacidades máximas, se vuelve importante medir la influencia de la k-esima contingencia en el costo operativo de generación durante un proceso dinámico oscilatorio, es decir, visto desde el marco de referencia de los generadores que forman parte del Mercado Mayorista de Energía Eléctrica (MMEE). Por esto, en esta tesis se aborda el problema de Flujos Óptimos de Potencia con Restricciones de Estabilidad Transitoria (TSCOPF), herramienta que es capaz de minimizar el costo de generación de potencia activa considerando que el SEP es sometido a grandes perturbaciones (desconexión de una línea de transmisión, pérdida rápida de generación o carga). El objetivo central de la tesis es desarrollar una metodología que incluya: las ecuaciones que representan los Flujos Óptimos de Potencia (OPF) convencional, las restricciones técnicas de operación, las limitaciones técnicas de los equipos de un sistema de potencia y el conjunto de ecuaciones diferenciales que describen el modelo del sistema para análisis de estabilidad transitoria. El problema de ingeniería considera que el SEP opera cerca de sus capacidades máximas y es propenso a experimentar un gran número de contingencias, que pueden derivar en un colapso total o parcial del SEP, por tal motivo es necesario evaluar los márgenes de seguridad considerando las variaciones rápidas de la demanda de potencia. Por otra parte, el problema matemático propuesto es complejo, no lineal, no convexo y multimodal. Las pruebas se desarrollaron en el Sistema Eléctrico de Potencia IEEE de 30 buses y 6 generadores, sobre el que se analizan los siguientes casos: 1. Análisis de la relación seguridad-costos considerando N-1 contingencias. 2. Análisis de la relación seguridad-costos considerando N-1 contingencias, con incrementos de la demanda de potencia activa. 3. Calculo del costo de la k-esima contingencia durante los primeros 2.5 segundos del proceso dinámico oscilatorio visto desde el marco de referencia de los generadores que operan en el mercado mayorista de energía eléctrica. Los resultados obtenidos en la plataforma matlab muestran la eficacia de la metodología propuesta.