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https://hdl.handle.net/20.500.12104/92398Registro completo de metadatos
| Campo DC | Valor | Lengua/Idioma |
|---|---|---|
| dc.contributor.advisor | Uribe Campos, Felipe Alejandro | |
| dc.contributor.author | Ramírez Macías, Eric Saúl | |
| dc.date.accessioned | 2023-06-19T18:06:52Z | - |
| dc.date.available | 2023-06-19T18:06:52Z | - |
| dc.date.issued | 2022-12-16 | |
| dc.identifier.uri | https://wdg.biblio.udg.mx | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.12104/92398 | - |
| dc.description.abstract | Los sistemas de generación de energía eléctrica constituyen una fuente importante de con- taminación ambiental. Esto ha generado la necesidad de evolucionar de las centrales eléctricas convencionales a fuentes de energía mas amigables con el medio ambiente. El problema es que con la implementación de los nuevos sistemas de generación de energía renovable se re- duce la inercia contenida en los sistemas de potencia. Como resultado de la reducción de la inercia del sistema, la estabilidad de la frecuencia se convierte en un problema. Por lo tanto, es de vital importancia conocer la inercia operativa del sistema para garantizar su operación segura. Por lo anterior, esta tesis se centra en la estimación de la inercia de sistemas de potencia. Primeramente se plantean cinco métodos de estimación de inercia basados en perturbaciones. Los primeros cuatro métodos utilizan las variaciones de frecuencia y potencia que surgen des- pués de una perturbación y estiman la constante de inercia total del sistema. Por su parte el quinto método se basa en cuatro ventanas deslizantes que obtienen información de las res- puestas de la potencia y la derivada de la frecuencia de cada unidad de generación y realiza la estimación de forma individual. Los métodos propuestos se aplican en las respuestas de frecuencia y potencia de las simulaciones numéricas del sistema de prueba IEEE de 39 no- dos bajo diferentes contingencias. Además, se investiga el desempeño de los métodos ante la sustitución de una unidad de generación convencional por una de tipo renovable. Y para complementar las deficiencias identificadas en lo métodos anteriormente descritos. Se propone un esquema de estimación que se basa principalmente en la descomposición mo- dal dinámica (DMD) de las señales de potencia y velocidad de los generadores del sistema durante respuestas oscilatorias. Una de las principales ventajas que ofrece este tipo de meto- dología con respecto a las cinco anteriores es la capacidad de identificar modos oscilatorios presentes en el sistema. Con dichos modos oscilatorios es posible la identificación de la dis- tribución espacial de la inercia en el sistema. Lo anterior se realiza a partir de las grupos de generadores coherentes que se puedan identificar con la caracterización de los modos inter- área. Al proponer métodos para estimar la inercia y conocer su distribución coherente, esta tesis pretende brindar soluciones adicionales a los desafíos que deben enfrentar los sistemas eléctricos modernos. | |
| dc.description.tableofcontents | Resumen III Abstract IV Lista de Figuras V Lista de Tablas VII Lista de Acrónimos VIII Capítulo I Introducción 1 1.1 Motivación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Declaración del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3 Revisión de trabajos previos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.3.1 Estimación de inercia a partir de mediciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3.1.1 Estimación de inercia a partir de mediciones ambiente . . . . . . . . . 5 1.3.1.2 Estimación de inercia basada en el “RoCoF” . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.3.1.3 Estimación de inercia basada en descomposiciones espaciotemporal 6 1.4 Discusión de la revisión de trabajos previos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.5 Hipótesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.6 Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.6.1 Objetivos específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.7 Metodología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 1.8 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Capítulo II Modelo matemático y clasificación de la respuesta dinámica de generadores eléctricos 15 2.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2 Concepto de inercia y su relación con la frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.3 Clasificación de respuestas del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3.1 Respuesta eléctrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3.2 Respuesta inercial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3.3 Comportamiento dinámico de la frecuencia del sistema previo a la acción de los controles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.3.4 Fundamentos teóricos de los controles primario, secundario y terciario 21 2.3.5 Respuesta de la frecuencia del modelo clásico de un generador eléctrico 23 2.3.5.1 Regulación primaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 IX 2.3.5.2 Análisis paramétrico de una unidad de generación de vapor . . . 26 2.4 Conclusiones preliminares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.5 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Capítulo III Estimación de la inercia en sistemas de generación híbridos mediante el uso del “RoCoF” 31 3.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 3.2 Métricas basadas en la respuesta dinámica de la desviación de frecuencia del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.2.1 Tasa de cambio de la frecuencia (“RoCoF”) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.2.2 Nadir de frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.3 Métodos de estimación de inercia basados en la frecuencia del centro de inercia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.3.1 Método analítico de estimación de inercia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.3.2 Estimación de la inercia basándose en la respuesta de la regulación de velocidad (Método R) y variación de la carga con respecto al voltaje (Método V) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.3.2.1 Método R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.3.2.2 Método V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.3.2.3 Método RV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 3.4 Método analítico para la estimación de inercia mediante ventanas deslizantes promediadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 3.5 Estimación de la inercia del sistema de prueba IEEE de 39 nodos considerando desconexión de unidades de generación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.5.1 Cálculo de métricas para la evaluación de la respuesta del sistema durante las desconexiones de las unidades de generación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 3.5.1.1 Escenario I: Sistema base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.5.1.2 Escenario II: Presencia de energía eólica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 3.5.2 Estimación de la inercia del sistema IEEE de 39 nodos mediante los algoritmos R, V y RV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 3.5.2.1 Resultados de los métodos de estimación basados en la frecuencia del “COI” para el Escenario I: Sistema base . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 3.5.2.2 Resultados de los métodos de estimación basados en la frecuencia del “COI” para el Escenario II: Presencia de energía eólica . . . . 50 3.5.3 Estimación de la inercia del sistema IEEE de 39 nodos mediante el método analítico de ventanas deslizantes promediadas . . . . . . . . . . . . . 51 3.5.3.1 Escenario I: Sistema base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 3.5.3.2 Escenario II: Presencia de energía eólica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 X 3.6 Conclusiones preliminares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 3.7 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Capítulo IV Identificación de oscilaciones electromecánicas y estimación de inercia mediante una técnica de procesamiento espaciotemporal de datos 57 4.1 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 4.2 Descomposición modal dinámica (DMD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.2.1 Formulación general de DMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 4.2.2 Operador de Koopman y DMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 4.2.3 Algoritmo para la obtención de los componentes modales de Koopman a partir de DMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62 4.3 Metodología para la estimación de inercia en sistemas eléctricos utilizando DMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 4.4 Escenarios de estudio : Identificación de grupos de oscilación coherentes y estimación de la inercia del sistema de prueba . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 4.4.1 Identificación de grupos de oscilación coherentes mediante “SSSA” y DMD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 4.4.1.1 Caracterización modal del sistema (“ModeShape”) durante un escenario de operación seguro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 4.4.1.2 Caracterización modal del sistema (“ModeShape”) durante un escenario de operación inseguro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4.4.2 Análisis de la estimación de inercia considerando N1 contingencias 73 4.5 Conclusiones preliminares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 4.6 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 Capítulo V Conclusión 79 5.1 Conclusiones generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 5.2 Aportaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 5.3 Trabajos futuros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 Apéndices 83 Apéndice A Sistema IEEE de 39 nodos 85 A.1 Descripción general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 A.2 Parámetros del modelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 A.2.1 Cargas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 A.2.2 Lineas de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 A.2.3 Generadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 XI A.2.4 Transformadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 A.3 Parámetros del modelo para estudios de estabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 A.3.1 Cargas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 A.3.2 Generadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 A.3.3 Reguladores automáticos de voltaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 A.3.4 Gobernadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 A.4 Tablas con parámetros de entrada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 A.5 Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 | |
| dc.format | application/PDF | |
| dc.language.iso | spa | |
| dc.publisher | Biblioteca Digital wdg.biblio | |
| dc.publisher | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.uri | https://www.riudg.udg.mx/info/politicas.jsp | |
| dc.subject | Estimacion | |
| dc.subject | De | |
| dc.subject | Inercia | |
| dc.subject | En Sistemas De Potencia Durante Procesos Transitorios Basados En Algoritmos De Procesamiento De Datos | |
| dc.title | Estimación de inercia en sistemas de potencia durante procesos transitorios basados en algoritmos de procesamiento de datos | |
| dc.type | Tesis de Maestría | |
| dc.rights.holder | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.holder | Ramírez Macías, Eric Saúl | |
| dc.coverage | GUADALAJARA, JALISCO, | |
| dc.type.conacyt | masterThesis | |
| dc.degree.name | MAESTRIA EN CIENCIAS EN INGENIERIA ELECTRICA | |
| dc.degree.department | CUCEI | |
| dc.degree.grantor | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.access | openAccess | |
| dc.degree.creator | MAESTRIA EN CIENCIAS EN INGENIERO EN ELECTRICA | |
| dc.contributor.director | Barocio Espejo, Emilio | |
| dc.contributor.codirector | Jiménez Betancourt, Ramón Octavio | |
| Aparece en las colecciones: | CUCEI | |
Ficheros en este ítem:
| Fichero | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|
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