IntroduccionyAplicacioneddePSCAD

7/18/2019 IntroduccionyAplicacioneddePSCAD

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MATERIALES DE FORMACIÓN DE PSCAD January, 2011

© 2011 Manitoba HVDC Research Centre

INTRODUCCIÓN Y

APLICACIONES DE PSCAD





TABLA OF CONTENIDO

INTRODUCCIÓN Y APLICACIONES DE PSCAD -----------------------------------------------------------------------1 DESCRIPCIÓN DEL CURSO ..........................................................................................................................1 RESUMEN ..........................................................................................................................................................1

Breve descripción acerca de Manitoba HVDC Research Centre ……………………………………. . 4 PSCAD / EMTDC ...............................................................................................................................................4 E-TRAN ...............................................................................................................................................................4 LIVEWIRE ...........................................................................................................................................................5 RTP (Real Time Playback System) .................................................................................................................5 Servicios de Ingeniería .....................................................................................................................................5

Estudio del Sistema de Potencia y Servicios de Gestión de Proyectos .......................................... 6 flujo de carga, estabilidad y PSCAD /EMTDC (transitorios electromagnéticos) ......................................6

Estudios especializados de sistemas de potencia .......................................................................................6

Formación y desarrollo de modelos avanzados...........................................................................................

7Servicio Especializado de Monitorizacion y Análisis de Datos de Calidad la Energia………………….7

Servicios de laboratorio .....................................................................................................................................7

§1. INTRODUCCION Y CARACTERÍSTICAS BÁSICAS ------------------------------------------------------------8 Tutorial 1.1. Energización del transformador ....................................................................................... 9

§2. NOCIONES BÁSICAS----------------------------------------------------------------------------------------------------15

Tutorial 2.1. Sistemas de Potencia de dos Áreas .............................................................................. 16 Tutorial 2.2. Estudio de Conexion de baterias de condensadores: .................................................. 21 Tutorial 2.3. Corriente de irrupción y energización de linea .............................................................. 27

Estudio de Irrupción .......................................................................................................................................28 Estudio de Energización de Línea… ............................................................................................................29 Líneas la misma direccion ............................................................................................................................29

Tutorial 2.4. Modelo de Generador Eólico y un mecanismo de Ar ranque Suave para el

Generador…………………………………………………………………………………….. ..32 Tutorial 2.5. Incluyendo un modelo de máquina sincrón ica en una simulación ....... ………………35 Tutorial 2.6. Modelo de máquina de inducción doblemente alimentado ......................................... 36

§3. TENSIONES DE RECUPERACIÓN TRANSITORIA A TRAVES DE LOS POLOS DE UN

INTERRUPTOR (TRV) ---------------------------------------------------------------------------------------------------------37 Tutorial 3.1. Estudios TRV de un interruptor ....................................................................................... 38

§4. TRANSITORIOS DEL MOTOR DE INDUCCIÓN -----------------------------------------------------------------41 Tutorial 4.1. Dinámica/ Transito rios de la máquina de inducc ión ..................................................... 42





§5. IMPACTOS DE RAYOS -------------------------------------------------------------------------------------------------45 Tutorial 5.1. Estudios de sobretensiones de frente rápidos ............................................................. 46

§6. FERRO-RESONANCIA -------------------------------------------------------------------------------------------------49

Tutorial 6.1. Ferro-resonancia…….……………………………………………………………………………………………………50 §7. FALTAS Y TRANSFORMADORES DE CORRIENTE ----------------------------------------------------------51

Tutorial 7.1. Faltas .................................................................................................................................. 52 Tutorial 7.2. Protección .......................................................................................................................... 54

§8. FILTROS ACTIVOS-------------------------------------------------------------------------------------------------------57

Tutorial 8.1. Filtros activos .................................................................................................................... 58 §9. MÁQUINAS SÍNCRONICAS- EJERCICIO BASICO -------------------------------------------------------------61

Tutorial 9.1. Caso de una máquina y bus infini to ............................................................................... 62 Tutorial 9.2. Inicialización de la máquina a un flu jo de carga

……..………………………………………………………..……………….....................................63 §10. MÁQUINAS SÍNCRONOICAS- ESTUDIOS DE APLICACIÓN ----------------------------------------------65

Sistema de potencia de dos áreas ...................................................................................................... 66 Estabilidad en pequeña señal .............................................................................................................. 66 Tiempo de despeje críticos para faltas ............................................................................................... 66 Estabilizador de Sistema de Potencia ................................................................................................ 67

§11. CONVERSIÓN DIRECTO DE ARCHIVOS PSS/E PARA LA CREACIÓN DEL MODELO DE

PSCAD -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------69

Conversión d irecta de archivos PSS / E ............................................................................................ 70 Conversión de un caso de PSS/E resuelto PSCAD para simulaciones transitor ias……..………..72

Convers ión del caso base de PSS/E a PSCAD……………………………………………………… . …73

E-TRAN Runtime Library para PSCAD ............................................................................................... 75 Librerias de Sustitución Personalizadas e introdución de datos ................................................... 76 Decidir sobre la parte de la Red a mantener ..................................................................................... 77 Validación ........................................................................................................................................... 78 Importación de datos dinámicos del Archivo.dyr ............................................................................. 79 Referencias ........................................................................................................................................... 81

§12. FUNDAMENTOS de ELECTRÓNICA DE POTENCIA ----------------------------------------------------------83

Tutorial 12.1. Funcionamiento básico de un reactor contro lado por tiris tor ............................... …84 Tutorial 12.2. Contro l TCR basado en VCO ......................................................................................... 88 Tutorial 12.3. Control TCR baseado en PLL ....................................................................................... 89 Tutorial 12.4. Modulación por ancho de pulso Sinuso idal (SPWM) .................................................. 90





Tutorial 12.5. PWM Regulado po r Corr iente (CRPWM) ...................................................................... 92 §13. CALIDAD DE LA ENERGÍA ------------------------------------------------------------------------------------------95

Tutorial 13.1. Transitorios relacionados con irrupc ión de formador relacionados transitorios de

irrupc ión, falla induc ida por huecos de tensión y se hincha…. ................................. 96 Tutorial 13.2. Faltas y huecos de tensión induc idos en el arranque del motor y su impacto en las

cargas.. ............................................................................................................................. 99 Tutorial 13.3. Modelo de horno de arco eléctrico ............................................................................. 104 Tutorial 13.4. Simulación de flicker debido a una carga de horno de arco.. .................................. 106 Tutorial 13.5. Flicker debido a la carga cíclica del motor síncrono .. ............................................. 107 Tutorial 13.6. Armónicos debido a un variador de velocidad .. ....................................................... 110 Tutorial 13.7. Aplicaciones de métodos de “ exploración de la impedancia armónica de red” para

identificar posibles problemas de distorsión de tensión ........................................ 112 §14. CREACIÓN DE COMPONENTES PERSONALIZADOS -----------------------------------------------------115

Tutorial 14.1. Sumador ......................................................................................................................... 116 Tutorial 14.2. Integrador ...................................................................................................................... 117 Tutorial 14.3. Componente Eléctrico - Transformador (cables acoplados) ................................... 118 Tutorial 14.4. Componente Eléctrico - Una máquina DC simple ..................................................... 119 CÓDIGOS FORTRAN .......................................................................................................................... 120

Integrador ......................................................................................................................................................120

Máquina DC Simple.……..……………………………………………………………………………………………………………………… 121




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Introducción y Aplicaciones de PSCAD

DESCRIPCIÓN DEL CURSO

Este curso, impartido por el Manitoba HVDC Research Centre, cubre los fenómenos fundamentalesaplicados al estudio de transitorios electromagnéticos en redes eléctricas. Se discutirán un gran número

de áreas de aplicación, tales como transitorios de AC, faltas y protecciones, saturación detransformadores, energía eólica, FACTS, generación distribuida, y calidad de la energía, así como otrosaspectos relacionados con sistemas de energía, con ejemplos prácticos que servirán de ilustración. Seestudiarán varios casos en detalle con el fin de destacar situaciones prácticas que afrontan losingenieros en campo.

Los asistentes al curso podrán experimentar con los estudios de casos prácticos usando el software desimulación PSCAD. Los asistentes pueden solicitar la cobertura de temas específicos o fenómenos deinterés. No se requiere experiencia previa con el software PSCAD.

RESUMEN

1 Instalación del software e iniciación.

2 Creación de un pequeño caso de simulación mediante PSCAD

Construcción del sistema de potencia

Introducción de datos

Resultados, gráficos, diagramas y elementos de medida

Control interactivo con PSCAD (barras deslizantes, pulsadores, diales e interruptores)

3 Fundamentos de simulación transitoria

Representación de componentes del sistema de potencia y elementos del sistema decontrol

Selección del paso de tiempo de la simulación

Estudios que requieren herramientas de simulación como PSCAD

Características avanzadas de PSCAD para soluciones rápidas y precisas.

4 Breve revisión de los modelos y ejemplos disponibles en PSCAD.

5 Estudios de transitorios

Estudios de sobretensiones transitorias (TOV):

• Energización de la linea (transitorios de carga y descarga)

• Conmutación de baterías de condensadores back-to-back, selección reactores de irrupción,





• Reencendido de interruptores

• Disipación de energía del descargador sobretensiones, calificación de descargadores sobretensiones yselección de descargadores sobretensiones.

• Tensiones de recuperación transitoria a través de interruptores (TRV)

• Procesamiento por lotes para capturar el peor caso.

• Determinación de los valores de la capacitancia parásita de la estación y representación en el estudio.

• Curvas IEEE de capacidad de interruptor.

6 Conversión directa de archivos de datos PSSE a PSCAD.

7 Transformadores

Corrientes de irrupción

Saturación

Representación de diferentes tipos de núcleos

Cargas desequilibradas y puesta a tierra

Ejemplos de ferro-resonancia

8 Faltas

Preparación de la simulación para realizar una secuencia de eventos tales como la aparición deuna falta, la apertura del interruptor, la desaparición de la falta y el cierre de nuevo, etc

Offset DC en la corriente de falta, tasa de descomposición y su influencia en la saturación delCT y del mal funcionamiento del relé

Generación automática de un gran número de formas de onda de falta en formato COMTRADEpara el ensayo de relés en tiempo real.

9 Sistemas de protección

Modelos detallados de saturación de CT

Modelado de un esquema simple de relé

Estudio del mal funcionamiento de un relé diferencial de un reactor de línea

10. Máquinas de Inducción

Cuestiones de arranque de grandes motores de inducción, incluyendo problemas de flicker yhuecos de tensión.

Generadores de inducción en aplicaciones eólicas (conexión doblemente alimentada ycontroles)

ejemplo de control

11 Fundamentos de Electrónica de Potencia

Uso de módulos electrónicos de potencia y diseño de circuitos de disparo simples. Método de interpolación de PSCAD.





12 Dispositivos FACTS

Filtros activos

SVC

STATCOM

Temas seleccionados en función de los intereses de los participantes elegidos de la lista a continuación.

13 Generadores

Controles como gobernadores, excitadores, PSS, etc

Uso de optimización de rutina de PSCAD para ajustar la ganancia de un PSS

Oscilaciones entre áreas

Pérdida de sincronización y momentos críticos de desaparición de faltas

Efecto de la ganancia del excitador en la estabilidad

Reparto de carga y potencia de línea de interconexión

Temas especiales

• Rutina de optimización de PSCAD

• Cuestiones y modelado de resonancia sub-síncrona.

14 Calidad de la Energía

• huecos de tensión, sobretensiones e interrupciones

Arranque del motor de inducción

• Faltas del sistema

• fluctuaciones de tensión

• Cargas del horno de arco

• Evaluación de gravedad del flicker

• Distorsión armónica

• Modelado de convertidores

• Evaluación de la distorsión de tensión del sistema

15 Diseño de componentes personalizados

• Componentes de control y medida

• Componentes eléctricos





Breve descripción acerca de Manitoba HVDC Research Centre

Fundado en 1981, Manitoba HVDC Research Centre es propiedad de Manitoba Hydro, la cuartaempresa más grande de Canadá. A través de los extraordinarios esfuerzos de nuestros investigadores yla colaboración de nuestros socios, el Centro se ha convertido en un líder mundial en tecnología desimulación de sistemas eléctricos de potencia, aplicada en análisis de sistemas de potencia, y

tecnologías relacionadas. El Centro desarrolla y comercializa en todo el mundo el conocido simulador desistema de potencia PSCAD/EMTDC y el sistema de reproducción de lazo abierto en tiempo real RTP.PSCAD/EMTDC, disponible en el mercado desde 1993, representa más de 30 años de investigación ydesarrollo. Este producto se utiliza actualmente en más de 1.700 empresas y centros de investigación enmás de 80 países.

Con un equipo de ingenieros profesionales y especialistas en tecnología y muchos con gradosavanzados, el Centro de Investigación HVDC también tiene las habilidades técnicas y conocimientosnecesarios para proporcionar servicios de ingeniería especializada en el campo de sistemas de potencia.

Brevemente, los productos y servicios prestados Manitoba HVDC Research Centre incluyen:

PSCAD/EMTDC

PSCAD/EMTDC es el programa líder a nivel mundial para la simulación de transitorioselectromagnéticos. EMTDC (que significa transitorios electromagnéticos incluyendo DC) representa yresuelve las ecuaciones diferenciales para la red del sistema eléctrico de potencia, así como loscontroles y partes electromecánicas del sistema. PSCAD (Power Systems CAD) es el interfaz gráfico deusuario potente y flexible.

PSCAD/EMTDC permite al usuario construir esquemáticamente un circuito, ejecutar una simulación,analizar los resultados, y gestionar los datos de forma totalmente integrada, entorno gráfico. PSCAD/EMTDC ha sido ampliamente utilizado en planificación de sistemas de potencia, operación, diseño,puesta en marcha, preparación de pliego de condiciones, enseñanza e investigación. Muchos fabricantesimportantes utilizan PSCAD como una herramienta estándar para el desarrollo de sus modelos, talescomo los enlaces HVDC, SVC y parques eólicos.

E-TRAN

E-TRAN, desarrollado y apoyado por Electranix Corporation, es un paquete de software capaz deproporcionar la traducción y la integración de PSCAD/EMTDC y PSS/E. Algunas de las característicasprincipales son la traducción directa de los datos del sistema de potencia de PSS/E para su uso enPSCAD, inicializaciones de máquinas,

generadores y fuentes en grandes simulaciones de PSCAD, creaciones de los equivalentes de red multi-puerto de grandes sistemas, y visualización de una red eléctrica por el auto-direccionamiento y lacreación directa de un diagrama unifilar en PSCAD. La disposición de la librería de sustitución ETRANtambién permite al usuario adoptar modelos detallados en lugar de simple flujo de datos de cargadurante el estudio PSCAD.





LIVEWIRE

Livewire es un programa de análisis de datos desarrollada por Z Systems Inc. Este programa permite laimportación y exportación de archivos de datos en formatos estándar, tales como COMTRADE, EMTDC,y PTI (PSS/E). También proporciona a los usuarios la capacidad de importar y exportar formatos dedatos generales, tales como archivos de variables separadas por comas (*.csv) y archivos de texto (*.txt).Livewire incluso provee los medios para generar datos a partir de ecuaciones definidas por el usuario y laimportación/exportación de datos desde otras aplicaciones mediante el portapapeles. Livewire tiene uninterfaz estándar con PSCAD, y es utilizado extensamente por muchos de nuestros clientes para eltratamiendo de los datos de simulación PSCAD.

RTP (Real Time Playback System)

RTP, desarrollado y apoyado por el Centro, es un hardware de simulación de gran alcance diseñado

para manejar con facilidad y precisión complejos ensayos en sistemas de potencia. Conveniente para

ensayos de lazo abierto en tiempo real, RTP está específicamente diseñado para aprovechar la potencia

del software de simulación PSCAD/EMTDC. Puede ser utilizada cualquier forma de onda generada por

PSCAD™ sin problemas, y las aplicaciones típicas son el ensayo de protecciones, control HVDC, osistemas de medida de calidad de la energía. RTP cuenta con un interfaz gráfico avanzado para la

visualización y el control de formas de onda, sincronización GPS de extremo a extremo de pruebas, y el

modo de reproducción de lotes para pruebas automatizadas. Además, RTP puede generar formas de

onda de archivos de datos existentes COMTRADE o basados en estados (magnitud, frecuencia,

duración y niveles de armónicos) con el programa RTP STATE.

Servicios de Ingeniería

Con más de 25 años de experiencia en sistemas de potencia, el Centro tiene capacidad para

proporcionar una amplia gama de servicios de ingeniería, incluyendo los estudios de sistemas de

potencia, gestión de proyectos, servicio de monitorización de calidad de la energía y ensayos en tiempo

real de los dispositivos:





Estudio de Sistema de Potencia y Servicios de Gestión de Proyectos

Flujos de carga, estabilidad y estudios PSCAD/EMTDC (transitorios electromagnéticos)

• Estudios transitorios de sistemas de potencia, que incluyen TOV, TRV, faltas, cierre de nuevo,evaluación de irrupción, ferrorresonancia.

• Estudios de resonancia sub-sincrónica (SSR)

• Estudios de coordinación de aislamientos e impactos de rayos.

• Efectos de las corrientes DC y las corrientes inducidas geomagnéticamente en sistemas de potencia,los efectos de choque y ferrorresonancia.

• Análisis de calidad de la energía y mejoras, incluyendo análisis de la impedancia armónica, arranquede motores, huecos de tensión y sobretensiones (swells), cargas no lineales, tales como hornos de arcoy el análisis de flicker, etc

• Diseño del sistema de distribución, incluida la sobretensión transitoria, con controladores de potencia amedida y generación distribuida.

• Flujos de potencia y análisis de estabilidad transitoria de sistemas eléctricos interconectados, talescomo la adición de equipos, capacidad de transferencia, contingencia AC , estudios de viabilidad ytransmisión HVDC, etc

• Controles para HVDC, SVC, FACTS y estudios de instalación de parques eólicos.

• Ensayo de relés (formas de onda) y análisis detallado de la respuesta de CT/VT/CCVT y su impacto enla operación. Las formas de onda generadas por PSCAD pueden utilizarse con nuestro sistema dereproducción de RTP para testear protecciones físicas y equipamiento de control.

• Gestión de proyectos incluyendo la revisión técnica y la puesta en marcha in situ de SVC, HVDC y otros

equipos relacionados de electrónica de potencia.

Estudios especializados de sistemas de potencia

• Efectos de campo y análisis de corona de líneas de transmisión con el software FACE para sistemasHVDC y AC.

• Análisis de armónicos en sistemas de potencia utilizando Programa de Análisis de Armónicos en elDominio de la Frecuencia (FDHAP) para AC, HVDC y sistemas híbridos.

• Fiabilidad de sistemas de potencia y cálculo de índices LOLE y ENS mediante el análisis secuencialMonte Carlo con el programa RISK_A.





Formación y desarrollo de modelos avanzados

• Desarrollo de modelos avanzados de simulación de sistemas de potencia, incluyendo máquinas a

medida, transformadores, cargas no lineales, electrónica de potencia y dispositivos FACTS.

• Formación en la herramienta PSCAD/EMTDC, y workshop sobre su aplicación en el estudio desistemas de potencia, como estudios transitorios, calidad de la energía, generación distribuida, parqueseólicos, HVDC, FACTS, etc

Servicio Especializado de Monitorización y Análisis de Datos de Calidad de la Energía

El Centro puede proporcionar el servicio de monitorización de calidad de la energía en una variedad deformas:

• Ayudar a los clientes en su programa de medición con el asesoramiento de expertos en relación a la

calidad de la energía

• Realizar análisis de las mediciones, ya sea en el lado del sistema (punto común de conexión) o el ladodel cliente. El Centro ha realizado varias mediciones de campo de calidad de la energía (huecos,sobretensiónes, flicker, etc) con ION 7700, Mini AQO, Dranetz IMC 4400 y PX5.

• Realización de análisis de calidad de la energía para la recopilación de datos.

Servicios de laboratorio

El Centro ofrece un servicio de laboratorio para la medición de la calidad de la energía, y ensayotransitorio de relés de protección y controles HVDC. El Centro utiliza un sistema de tiempo real y

amplificadores de potencia para generar las formas de onda del ensayo. Cualquier señal complejatransitoria o forma de onda de distorsión armónica simulada en PSCAD puede ser utilizada en el ensayosin problemas. El Centro se encuentra actualmente en el desarrollo de una fuente de tensión yfrecuencia variable de 12 kW, con el fin de mejorar aún más su capacidad de análisis de laboratorio.





MATERIALES DE FORMACIÓN DE PSCAD

§ 1. Introducción y Características Básicas

Preparado por: Dr. Dharshana Muthumuni





Tutorial 1.1. Energización del transformador

Objetivo(s):

Familiarización con PSCAD.

Familiarización con las diferentes secciones de la Master Library.

Diferentes formas de acceder a la Master Library.

Creación de un caso sencillo.

Introducción de datos.

Visualización y Control.

Controles interactivos.

T1.1 Crear un nuevo caso utilizando el menú o la barra de herramientas. Debe aparecer un nuevo casoen Workspace settings denominado noname [.psc]. Hacer clic-derecho en esta entrada de Workspacesettings, seleccionar Guardar como ... y dar un nombre al caso.

NOTA: No utilizar espacios en el nombre!

Crear una carpeta llamada C:\ ... \PscadTrainin g\Tuto rial_01 . Guardar el caso como

case01.psc

T1.2 Abrir la página principal del nuevo caso. Construir un caso para estudiar los fenómenos de irrupciónal energizar un transformador. Los datos de los componentes se muestran más adelante. Las tensionesnominales del transformador son 66/12.47 kV

T1.3. Mostrar las corrientes y tensiones E_66 en el lado de alta tensión del transformador.

Nota:




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Fig. 1.2. Pasos básicos para crear un gráfico con una señal seleccionada.

BRK

Timed Breaker

Logic Open@t0

Ia

66 kV,60 Hz Source Z+ = 3.9Ohms / 75.58 deg Z0 = 14.95 Ohms / 80.46 deg

Y-Y Transformer 7.5 MVA Z = 6.14 % Full load loss = 0.3% No load loss = 0.5% No load current 1 %

#1

#2

BRK

1e6

E_66

66 kV BUS

RL

RRL





T1.4 El lado de baja tensión del transformador no está conectado a una carga o equipo del sistema. Elinterruptor se cierra en 0,5 s para energizar el lado de 66 kV del transformador.

• La irrupción está relacionada con la saturación del núcleo. Comprobar que la saturación se incluye enel modelo utilizado para esta simulación.

• Preguntar al instructor para explicar la gran resistencia conectada en el lado de AT.

• La magnitud de la corriente de irrupción depende de las condiciones de conexión del 'instante de laforma de onda'. Usar un interruptor manual para operar el interruptor. Tener en cuenta la dependenciadel instante de la forma de onda sobre el pico de corriente de irrupción.

Fig. 1.3. Interruptor de dos estados conectado a un panel de control.

T1.5 Modificar el caso para incluir una máquina de inducción (tipo Rotor Bobinado) de 12,47 kV/0,5 MVA.

Este caso se utilizará para estudiar el proceso de arranque de un motor de inducción. Los datos de los

componentes son tal como se muestran.

BRK

Main ...

BRK_Control

1

C O





Se puede utilizar el modo de cable para conectar los diferentes componentes.

T1.6 Introducir los datos de los componentes.

Nota: Utilizar valores "típicos" para la máquina.

T1.7 Mostrar las corrientes a ambos lados del transformador ( e ).

T1. 8 El par de entrada a la máquina es igual al 80% del cuadrado de la velocidad. Obtener esta señal

usando bloques de control, es decir,

Utilizar bloques de control para aplicar la ecuación anterior.

El instructor explicará la estructura del programa de cálculo de EMTDC y la definición demodelos tipo "eléctrico" y "control".

T1.9 El interruptor (inicialmente abierto) debe ser cerrado en 0,2 s para arrancar el motor.

Capacitor

800 KVars per phase

40.94 [uF]

B _m o t

EN484Feeder

81m U/G

54m OH

P I

C O UP L E D

S E C T I ON

Short line of 7.4 km

Z+ = 0.2 E-4 + j0.3 E-3 Ohms/m

Z0 = 0.3 E-3 + j0.1 E-2 Ohms/m

Use default values for the capacitances

0 . 0

0 . 0

TIN

X2

W*

0.8 TIN

E m o t

Mechanical Torque

This block models the mechanical

characteristics of a typical load.

500 kVA Induction machine.

Wound rotor Type.

12.47 kV(L-L) 7.697 kV

(Phase)

Irated = 0.02804 [kA]

Inertia = 0.7267 [s]

Stator resistance = 0.005 PU

Rotor Resistance = 0.008

B_mot

TimedBreaker

LogicOpen@t0

42.5 [uH]

Etrv

S T L

N

I M

W

1110.001

I b

R_C1R_C1

Main ...

R_C1

1

C O

12.47 kV BUS





T1.10 Mostrar la velocidad de la máquina, el par mecánico y el par eléctrico desarrollado.

Tener en cuenta que algunas variables se puede medir desde el interior del componente. Estosfiguran normalmente en la sección ' Internal outp ut variables'

Si el tiempo lo permite ...

T1.11 Agregar una carga de 1 MVA de factor de potencia 0.8 a 12.47 kV. El mismo transformadorsuministra esta carga. ¿Ve la carga un hueco de tensión que puede considerarse inaceptable durante elarranque del motor?

Datos:

Motor

500 kVA. Máquina de inducción

Tipo rotor bobinado.

13.8 kV (L-L) 7,697 kV (Fase)

= 0.02804 [kA]

Inercia = 0,7267 [s]

Resistencia estator = 0.005 PU

Resistencia rotor = 0.008 PU

Inductancia de magnetización: 4.362 pu

Inductancia de fuga del estator: 0.102 pu

Inductancia de fuga del rotor: de 0.11 pu

Línea corta

Linea corta de 7.4km

= 0.2 E-4 + j0.3 E-3 Ohms/m

= 0.3 E-3 + j0.1 E-2 Ohms/m

Utilizar los valores predeterminados para las capacitancias

Modelo carga mecánica





Rama de Condensador

X2

W*

0.8 TIN

Mechanical Torque

This block models the mechanical

characteristics of a typical load.

Capacitor

800 KVars per phas e

40.94 [uF]42.5 [uH]R_C1






§ 2. Nociones Básicas

• Inicialización de una simulación

• Estudio de conmutación

• Transformadores e irrupción

• Líneas de transmisión

• Electrónica de potencia

• Dinámica de la máquina de inducción

• Máquinas síncronas y controles

• Parques eólicos y máquinas doblemente alimentadas






Tutorial 2.1. Sistemas de Potencia de Dos Áreas

T1.1 Crear un nuevo caso utilizando el menú o la barra de herramientas. Un nuevo caso debe apareceren Workspace settings titulado noname [.psc] . Hacer clic-derecho en esta entrada de Workspacesettings, seleccionar Guardar como ... y asignar nombre al caso.

NOTA • No utilizar espacios en el nombre!

Crear una carpeta llamada C:\ ... \PscadTr ainin g\T_01_06 . Guardar el caso como T_01_a.psc

T1.2 Abrir la página principal del nuevo caso. Construir un caso que representa un sistema de potenciasimplificado de dos áreas como se muestra en la siguiente figura. Una línea de transmisión de 55 kmconecta la Estación A con un parque eólico de 100 MW. Todas las demás conexiones de la Estación Aestán representado por una fuente equivalente de 230 kV. La impedancia de la fuente equivalente seobtiene de un estudio de faltas en régimen permanete a 60 Hz. La línea está representada por sureactancia serie. El transformador está representado por su impedancia referida al lado de 230 kV.

Fig. 2.1. Sistema de dos áreas





T1.3 El parque también está representado por la fuente equivalente. La impedancia de secuencia

positiva de esta fuente a 33 kV es de 1 Ohm a 89 grados. ¿Cuál debe ser la impedancia de la fuente

equivalente referida a 230 kV? (Respuesta: 48,577)

T1.4 La tensión tras la impedancia equivalente en el parque eólico es de 35 kV. El ángulo de fase es de

7 grados. Determinar el flujo de potencia a través de la línea. (Convertido al lado de 230 kV, la tensión

equivalente es 243.939 kV a 7 grados)

Nota: Los cálculos simplificados se describen en la hoja de MathCAD adjunta.

T1.5 Mostrar el flujo de potencia activa y reactiva en ambos extremos de la línea. Estas señales pueden

ser obtenidas a partir de los modelos de fuente de tensión como salidas internas.

T1.6 Utilizar los factores de escala adecuados dentro de los canales de salida para convertir los valores

de p.u. a MW y MVAr. Comprobar los resultados.

T1.7 ¿Cómo se cambia el paso del tiempo, el tiempo de simulación y el tiempo de visualización? ¿Cómo

se determina el paso de tiempo de simulación?

T1.8 ¿Se puede guardar los resultados en archivos de salida externos para el procesamiento posterior?

T1.9 Si ha especificado escribir datos en archivos de salida, ¿donde se encuentran?

Guardar el caso!

El caso debe ser guardado como T_01_b.psc antes de continuar.

Diferentes partes de un modelo de simulación se pueden disponer en el interior mediante módulos depágina. PSCAD permite módulos de página 'anidados'. Si se realiza un cambio en un caso existente,PSCAD identificará los módulos de página donde se han realizado los cambios. Sólo se volverán acompilar estos módulos. (Ahorro de tiempo en casos grandes)

T1.10 Crear un módulo de página e incluir la fuente equivalente del parque eólico dentro de este módulo,tal como se muestra en las figuras 2 y 3. ¿Cuál es la utilidad del componente 'XNode'?

• Nota: El instructor debe debatir brevemente el uso de " transmisores de señales” que tambiénse puede utilizar para transmitir señales (de control) de una página a otra.





Fig. 2.2. Página principal

Fig. 2.3. Subpágina

Guardar el caso!

El caso debe ser guardado como T_01_c.psc antes de continuar.

T1.11 Modificar la fuente de la Estación A para controlar sus parámetros de forma externa. Agregar un

panel de control para especificar estos valores. ¿Pueden cambiar los valores durante una simulación?

R L

R R L

P2

Q2 Q2

0.074 [H]0.14 [H]

Wind

Farma

R L

R R L

a

P1

Q1





• Nota: Asegúrese de que el ángulo se especifica en grados (ajuste de parámetros dentro del

modelo de fuente)

• Nota: Observe el efecto de variar ángulo/magnitud de tensión en el flujo de P y Q.

Fig. 2.4. Control externo de los parámetros de la fuente.

T1.12 Modificar el circuito para incluir interruptores, controles de interruptor, elementos de medida y el

componente de falta de PSCAD. El caso debe ser similar al mostrado en la figura 5. Mostrar E1, I1 y el

valor eficaz de E1.

RL

V

F

P h

RRL

60.0

Main : Controls

250

220

V230

230

90

-90

0

10987654321

1





Fig. 2.5. Elementos de medida, interruptores y faltas.

T1.13 Simular una falta A-G. El tiempo de inicio de la falta es 0,4 s. La duración es de 0,5 s. Tenga en

cuenta el offset de DC de I1.

• (El offset de DC puede causar una mala operación de protección debido a la saturación del CT.

Vamos a estudiar esto más adelante como un ejemplo por separado.)

T1.14 ¿Qué factores influyen en el offset inicial y su ratio de decadencia? Cambiar el instante de inicio

de la falta a 0,404 s y observar los resultados.

T1.15 El interruptor 3 está inicialmente cerrado. Abrir y cerrar el interruptor en 0,5 s y 0,65 s

respectivamente.

Guardar el caso!

El caso debe ser guardado como T_01_d.psc antes de continuar.

T1.16 Incluir un bloque FFT tal como se muestra en la figura 6. Convertir I1 en sus componentes de

secuencia. Comprobar los resultados del FFT para diferentes tipos de faltas. Añadir un polímetro para

observar el espectro de frecuencias.

• Nota: El instructor demostrará el uso del fasímetro.





Fig. 2.6. bloque de análisis FFT.

T1.17 Cargar el caso T_01_e.psc de la carpeta de ejemplos proporcionados como material del curso.Estudiar las unidades de secuencia disponibles para definir una serie de eventos programados.

Guardar el caso!

Tutorial 2.2. Estudio de Conexión de baterías de condensadores:

T2.1 Crear una carpeta llamada C:\ ... \PscadTrain ing \T_01_06 . Guardar el caso T_01_e.psc como

T_02_a.psc.

• La empresa eléctrica planea agregar 300 MVAr de potencia reactiva capacitiva en la estación A

para soportar las tensiónes del bus de 230 kV. Para diseñar el equipo de esta instalación esnecesario un estudio transitorio.

• Los cálculos y las simulaciones son necesarias para determinar los valores/ratios de la limitación

de las reactancias asociadas (energizacion y desenergizacion)

• Modificar el caso de simulación para incluir una sub-página como se muestra en la fig. 1.

• El circuito de la sub-página representa una batería de condensadores de 230 kV con 4 etapas

por fase (ver diagrama adjunto). Cada etapa tiene una potencia de 25 MVAr/fase. Las baterías

de condensadores están puestas a tierra. El tamaño de las reactancias de energización y

desenergizacion se determinarán de manera que los transitorios de conmutación no excedan las

capacidades del interruptor y se encuentren dentro de los estándares IEEE.

• Los valores de los reactores de energizacion/desenergizacion se han determinado utilizando el

estándar IEEE C37.06.2000.

I1

I1

I1

1 1 1

XA

XB

XC

Ph+

Ph-

Ph0

Mag+ Mag- Mag0

(31)

(31)

(31)

(31) (31) (31)

dcA dcB dcC

F F T

F = 60.0 [Hz]

2

1

2

3





Fig. 2.7. Baterías de condensadores en la Estación A.

T2.2 Utilizar controles de interruptor manuales para conmutar los interruptores R1, R2 y R4. Medir

también las corrientes en los interruptores.

T2.3 Añadir un componente de interruptor temporizado para controlar el interruptor R3, medir las

corrientes en R3.

• Nota: Debatir con el instructor con el fin de hacer controlable la operación de R3.

T2.4 Añadir elementos de medida para medir corrientes y tensiones en el lado de la reactancia outrush.

T2.5 Ejecutar el caso con R1 cerrado, R2 y R4 abierto, y establecer el cierre de R3 en 0,2 s.

T2.6 Observar el valor de pico y la frecuencia de oscilación de la corriente en R3.

T2.7 Observar el valor de pico y la frecuencia de oscilación de la corriente en la reactancia outrush.

T2.8 Observar las diferencias entre (7) y (8). Comentar los resultados.

Importante: Asegurarse de estar utilizando el paso de tiempo adecuado y para la visualización, el paso

de visualización adecuado!

T2.9 El pico de corriente de irrupción depende del instante de la fase de la conmutación. Este fenómeno

debe ser estudiado para garantizar que el interruptor reúne las capacidades TRV y di/dt.

T2.10 Utilizar el componente Multiple Run para controlar el instante de cierre de R3. Registrar también

las corrientes en R3 y la corriente del alimentador principal.

• Configurar el componente Multiple Run para obtener 5 instantes diferentes sobre una onda.

RL

V

F

P h

RRL

60.0

230 kV

Voltage support

Cap. Bank

GT230





• ¿Podemos hacer la conmutación al azar en un ciclo?

• ¿Podemos optimizar la duración de ejecución mediante una instantánea?

• Tomar una instantánea en 0.199 sec y configurar el componente Multiple Run para obtener 20

instantes diferentes sobre una onda.

• Comparar los resultados con los resultados del estándar IEEE. ¿Puede el paso de tiempo de

simulación ser modificado cuando el caso se ejecuta desde un archivo de instantáneas?

T2.11 ¿Cuáles son algunas consideraciones para la selección del paso de tiempo para este tipo de

simulación?

T2.12 EXTRA: Verificar en el espectro de impedancia a través del componente "Impedancia Armónica".

Este es un paso importante en el diseño de baterías de condensadores. La adición de los

condensadores puede dar lugar a resonancias del sistema que no son aceptables.

• ¿Es este circuito adecuado para comprobar las resonancias del sistema? ¿Por qué? (No se

especifican los detalles suficientes del sistema alrededor del bus de la Estación A para capturar los

efectos de frecuencia)





Guardar el caso!

El caso debe ser guardado como T_02_b.ps c antes de continuar.

1.00E-06

1.00E-06

1.00E-06

1.00E-06

1.00E-06

1.00E-06

1.00E-06

1.00E-06

1.00E-06

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19

Series1









T3.13 Modificar el circuito como se muestra en la figura 2 para incluir descargadores de sobretensiones.

• El descargador debe proteger los condensadores de las sobretensiones de conmutación. El

reencendido del interruptor de los condensadores puede causar grandes transitorios de sobretensión y

es por lo general el criterio para la selección de MOVs. Discutir la entrada de datos para el modelo MOV.

Fig. 2.8. Descargadores de sobretensiones.

T2.14 El interruptor R3 está inicialmente cerrado. Se abre en 0.204 s pero se cierra de nuevo en 0.2124

s. Observar la acumulación de energía en el MOV de la fase A. ¿puede el MOV gestionar esta energía?

¿Es necesario un estudio estadístico para diseñar los ratios del MOV?

Guardar el caso!

El caso debe ser guardado como T_03_a.psc antes de continuar.

0 . 0 0 3 1 7

Outrush

Reactors

R1 R2

R2

R1

-7 9 . 8 2 [ MV A R ]

0 . 0 8 0 1 3 [ MW ]

R2

- 3 . 9 8 8 e- 0 0 5 [ MV A R ]

0 . 0 5 6 3 5 [ MW ]

R 3

-7 9 .7 [ MV A R ]

0 . 0 9 2 0 2 [ MW ]

TimedBreaker LogicClosed@t0

R3

- 3 . 9 8 8 e- 0 0 5 [ MV A R ]

0 . 0 5 6 3 5 [ MW ]

R4

R4

TimedBreaker Logic

Closed@t0

MOV

kJoules

I m ov

MOV





Tutorial 2.3. Corriente de irrupción y energización de linea

T3.1 Crear una carpeta llamada C:\ ... \Psc adTrainin g\T_01_06 . Guardar el caso T_02_b.psc como

T_03_a.psc.

• Abrir el interruptor R3 del condensador principal. Mantener todos los demás interruptores cerrados.

Hacer inactivo el componente "falta".

• La mayoría de los estudios transitorios requieren el modelado preciso de los transformadores y líneas

de transmisión. La corriente de irrupción requiere el modelado preciso del núcleo de hierro no lineal del

transformador. Los estudios transitorios de conmutación requieren el modelado de líneas de transmisión

para incluir los parámetros de la línea dependientes de los efectos de la frecuencia y los fenómenos de

propagación de ondas.

T3.2 Utilizar modelos detallados para representar el transformador de 33/230 kV y la línea de transmisión

de 55 km. El transformador tiene una configuración Y-Y y se compone de tres unidades monofásicas. La

corriente de vacio es del 1%. Las pérdidas en vacio y las pérdidas en el cobre son 0.003 pu y 0.002 pu

respectivamente.

• La configuración del conductor de la línea es como se muestra a continuación. Utilizar el modelo de

fase dependiente de la frecuencia para representar la línea.

Fig. 2.9. Torre de transmisión de 230 kV.

30 [m]

10 [m]

C1

C2

C3

10 [m]

Ground_Wires: 1/2"HighStrengthSteel

Conductors: chukar

Tower: 3H5

10 [m]

0 [m]

5 [m]

G1 G2





Fig. 2.10. Modelo de sistema de dos áreas para un estudio transitorio.

Estudio de Irrupción

T3.3 Abrir los interruptores # 2 y # 3. El transformador es energizado en vacío mediante el cierre del

interruptor #1. Cerrar el interruptor #1 en t= 0.15s y observar las corrientes de irrupción.

T3.4 Añadir una resistencia de 1 Ohm en serie con el devanado de 33 kV y observar los resultados.

¿Qué efecto tiene la resistencia en la atenuación de la corriente de irrupción?

T3.5 ¿Tiene influencia el instante de cierre del interruptor sobre la magnitud de la irrupción? Cerrar el

interruptor en 0,1535 s y observar la corriente en la fase A.

T3.6 Habilitar el modo de 'single pole operation' del interruptor. Cerrar los polos en instantes en los que

la tensión de la fase respectiva se encuentra en un máximo. Observar los resultados.

T3.7 ¿Qué situación causaría la saturación del transformador en ambos lados de un ciclo de tensión?

Guardar el caso!

El caso debe ser guardado como T_03_b.psc antes de continuar.

RL

V

F

P h

RRL

P2

Q2 Q2

Wind

Farma BRK1A

BRK2

TimedBreaker Logic

Open@t0

BRK2

E1I1

I1

E1 E1

BRK3

60.0

3 PhaseRMS

Three Phase

RMS Voltage Meter

Fault inception - 0.4 s a nd at 0.404 s

230 kV

Voltage support

Cap. Bank

GT230

TimedFaultLogic

BRK3

TimedBreaker

LogicOpen@t0

#1 #2

Line_01

Line_01

Line_01

I2E2

BRK1C

TimedBreaker Logic

Open@t0 BRK1B

TimedBreaker Logic

Open@t0





Estudio de Energización de Línea

T3.8 Cerrar el interruptor # 1 y abrir el interruptor # 3. Incluir el componente Multiple Run para controlar el

funcionamiento del interruptor # 2, que inicialmente está abierto. El instante de cierre B1 lo controla el

componente Multiple Run.

Fig. 2.11. Componente Multiple Run para el control del interruptor.

T3.9 El instante de cierre del interruptor (B1) se debe cambiar para cada ejecución. El interruptor se

abre 0,15 s después de su operación de cierre. Ajustar el Multiple Run para conmutar en 10 puntos

secuenciales sobre una forma de onda de 60 Hz. Registrar la tensión máxima E1 en el extremo receptor.

Guardar el caso!

El caso debe ser guardado como T_03_c.psc antes de continuar.

Líneas la misma dirección

Una línea de transmisión de 130 kilómetros conecta la Estación de Generación C y la Estación A. Esta

línea corre paralela a la línea de 55 km entre la estación A y el Parque Eólico de 20 km de la estación A.

La tensión de generación se eleva al nivel de transmisión 11/230 kV, a través de un banco Y-Y.

T3.10 Extender el modelo para incluir la línea de 130 km y el generador, como se muestra en la figura 4.

Las líneas de transmisión se introducen en una sub-página como se muestra en la figura. 2.11.

Guardar el caso T_04_d.psc





Fig. 2.12. Sistema de tres áreas y disposición de la línea dentro de la sub-página.

V

F

P h

BRK2

TimedBreaker

LogicClosed@t0

BRK2 E1

I1BRK3

60.0

3 PhaseRMS

Three Phase

RMS Voltage Meter

230 kV

Voltage support

Cap. Bank

GT230

BRK3

TimedBreaker

LogicClosed@t0

Line_01E2

T lines

Line_01Line_02

Line_03

Line_02

E4

I4BRK4

Line_03

#1 #2RL RRL

Zpos = 0.01 Ohms at 89 deg.

Zzero = 0.011Ohms and 80 deg.

11/230 kV, 500MVA

Z=0.08 PU

Station C

TimedFaultLogic

Line_01

Line_01

Line_02

Line_02

1

Line_03

Line_03





T3.11 La tensión tras la impedancia equivalente de la fuente de tensión que representa los 4

generadores en la estación C es de 12 kV a 21 grados.

T3.12 Utilizar la hoja de cálculo de MathCAD para verificar los resultados.

Guardar el caso T_04_e.psc!

T3.13 Cambiar la configuración del transformador de 11/230 kV para representar una unidad D-Y.

Ajustar el ángulo de la fuente de 11 kV para reflejar este cambio.





Tutorial 2.4. Modelo de Generador Eólico y un mecanismo de Arranque Suavepara el Generador

T4.1 Crear una carpeta llamada C:\ ...\Psc adTrainin g\T_01_06 . Guardar el caso T_03_e.psc como

T_04_a.psc .

• Las turbinas eólicas en el parque eólico accionan generadores de inducción operando a 33 kV. La

potencia aparente total de la estación es de 100 MVA. Reemplazar fuente equivalente por un modelo

detallado de un generador de inducción. Suponer que todos los generadores en el parque eólico están

operando en condiciones idénticas. La conexión del generador de inducción se muestra en la figura.

2.13.

Fig. 2.13. Generador de inducción.

a

1.0WIN

S

TL

I M

W

Rrotor

Rr o t or

+

Rr o t or

+

Rr o t or

+

A

BCtrl

Ctrl = 1-0.8

DIST

TIN

0

Wind...

10

0

Rrotor

1

o h m

DIST

StoT

-0.5

P ow er A B

P Q

Iabc

P1Q1

StoT

3 4 0 [ uF ]

TIME

External rotor

resistance





T4.2 Cerrar el interruptor # 1 en t=2 s. Mantener los demás interruptores cerrados. Suponer que lavelocidad de la máquina se encuentra es 1 p.u. antes de cerrar el interruptor A. ¿Ha cambiado el flujo depotencia?

T4.3 Calcular el valor del condensador en derivación necesaria para mantener el flujo de potenciaoriginal. Ver los cálculos de MathCAD. Disminuir el paso de tiempo a 25 us.

T4.4 ¿Es estable el sistema cuando una ráfaga de viento hace que el par de entrada a la máquinaaumente en un 60% (o 80%)?

Guardar el caso com o T_04_b.psc! antes de continuar

T4.5 Discutir cómo se puede conectar un pequeño generador eólico al sistema.

• Usando el BRKA adecuadamente, conectar el generador eólico en la red en t=1s.

T4.6 Tener en cuenta las corrientes de línea en el lado del sistema cuando el parque eólico estáconectado al sistema. Cambiar la velocidad inicial de la máquina a 0,6 pu y volver a ejecutar lasimulación. Tener en cuenta los transitorios de corriente.

Un arranque suave (figura. 2.14) se utiliza para limitar las corrientes de arranque al conectar losgeneradores de inducción al sistema. Los tiristores back to back se utilizan para controlar la tensiónaplicada a la máquina, mientras que su velocidad aumenta. Las características del ángulo de disparo semuestran en la tabla del archivo 'softstart.txt'. Modelar el circuito que se muestra en la figura 2. Loscontroles de disparo de los tiristores se muestran en la figura. 2.15.

T4.7 Tener en cuenta las corrientes de arranque con y sin arranque suave.





Fig. 2.14. Arrancador suave.

Fig. 2.15. Controles de disparo.

BRKA

TimedBreaker Logic

Open@t0

T

2

T

2

T

2

T

2

T

2

T

2

Ec

FP1

FP2FP3

FP4

FP5

FP6

1

BRK_SW

BRK_SW

BRK_SW

Ea

Eb

BRKA

BRK_STIME 1

[Windfarm] ANG ANG

A

B

Ctrl

Ctrl = 1

ANG1

ANG

180.0

BRKA

NA NB

THYRISTOR FIRING PULSE

CONTROL CIRCUIT

FP1

FP2

ANG_1

L

H

L

H

1 8 0 . 0

D +

F

+

Ea

Eb

Eb

Ec

Ec

Ea

ANG_1

ANG_1

ANG_2 ANG_3

FP3

FP4

L

H

L

H

1 8 0 . 0

D +

F

+

ANG_2

ANG_2

FP5

FP6

L

H

L

H

1 8 0 . 0

D +

F

+

ANG_3

ANG_3

ANG1 ANG1 ANG1

Va

Vb

Vc

PLLtheta

Ec Ea

Va

Vb

Vc

PLLtheta

Eb

Va

Vb

Vc

PLLtheta





Tutorial 2.5. Incluyendo un modelo de máquina sincrónica en una simulación

T5.1 Crear una carpeta llamada C:\ ...\Psc adTrainin g\T_01_06 . Guardar el caso T_04_c.psc comoT_05_a.psc .

T5.2 Utilizar los métodos descritos en los ejercicios complementarios para sustituir el modelo de fuentede 11 kV por un modelo de generador hidráulico detallado.

T5.3 Introducir los valores de la máquina a fin de obtener los 500 MVA y unidades de 11 kV. (Esto sepuede representar mediante un número de unidades idénticas funcionando en paralelo).

T5.4 Incluir los controles del generador en la simulación.

T5.5 La magnitud de tensión y el ángulo de fase de la fuente de 11 kV se utilizan para inicializar lamáquina. Observar el flujo de potencia y explicar las razones de las diferencias de menor importancia.

T5.6 Intentar utilizar métodos adecuados de control para ajustar el flujo de potencia de la máquina a losvalores originales.

T5.7 ¿Cómo se puede modelar un generador térmico?





Tutorial 2.6. Modelo de máquina de inducción doblemente alimentada

T6.1 Crear una carpeta llamada C:\ ...\Psc adTrainin g\T_01_06 . Cargar el archivo de librería dqo_new_lib.psl . Cargar los casos T_06_a y T_06_b.psc proporcionados con el material del curso.

Guardar este archivo en la carpeta T_06 .

T6.2 Entender el concepto básico de la conexión de doble alimentación.

T6.3 Identificar el papel de los diferentes bloques de control en el modelo.

T6.4 ¿Se encuentran todos los modelos del sistema de control en la Master Library ? ¿Puede el usuariodefinir componentes personalizados y utilizarlos junto con los modelos estándar de la Master Library ?

T6.5 Verificar el funcionamiento de los dos casos.

Fig. 2.16. Vector Flujo de Estator

Fig. 2.17. Corrientes de referencia de rotor

Vbeta

Vsmag

Vc

Va

Isc

C-

D+

Isb

VbC

-D

+

phisy

phisx

X

Y Y

r to p

X

mag

phiphsmag

G sT1 + sT

Valfa G

sT1 + sT

1sT

1sT

phis

A

B

C

3 to 2Transform

alfa

beta

*0.037Isa

C

-D

+

*0.037

*0.037

Iraa

Irbb

Ircc

Ira_ref

Irb_ref

Irc_ref

slpang

to Stator

D

Q

Rotor

alfa

beta

A

B

C

2 to 3Transform

alfa

beta






§ 3. Tensiones de Recuperación Transitoria

a través de los polos de un interruptor (TRV)






Tutorial 3.1. Estudios TRV de un interruptor

Objetivo:

• Aspectos Fundamentales del TRV

• Selección de paso de tiempo

• Influencia de las capacidades parásitas

• Influencia de las cargas y pérdidas (resistencia)

• Curvas de capacidad de interruptores definidas en IEEE

• TRV bajo falta y en condiciones normales de conmutación y utilización de ejecuciones múltiples

T1.1 Abrir el caso T_03_a.psc completado en el Tutorial 2.2. Cambiar el nombre a T_03_a_trv.psc .

Mantener los interruptores # 1, # 2 y # 3 cerrados y las baterías de condensadores abiertas. Ejecutar elcaso y asegurarse de que el flujo de potencia es como se esperaba.

T1.2 Aplicar una falta trifásica a tierra en 0,4 s. La duración es de 1 segundo.

T1.3 Abrir el interruptor # 3 en 0,44 s. Observar la tensión a través de los polos del interruptor.

T1.4 Discutir el origen del TRV. Ahora disminuir el paso de tiempo a 2 us y observar los resultados. Esto

mostrará que para los estudios de TRV es necesario un intervalo de tiempo pequeño.

Fig. 3.1. TRV del interruptor de TRV y límites TRV según IEEE

0.0200 0.0220 0.0240 0.0260 0.0280 0.0300 0.0320 0.0340

-30

-20

-10

0

10

20TRV_ENV(+) TRV_ENV(-) Ea





T1.5 En los estudios de TRV, se deben modelar adecuadamente las capacidades de fuga próximas al

interruptor. ¿Cómo se pueden determinar estos valores?

T1.6 Los estándares IEEE (IEEE C37.011) definen las curvas de capacidad de TRV para interruptores

diferentes. Estos límites dependen de una serie de factores.

• Ratio de tensión del interruptor

• Ratio de corriente de falta

• Nivel de falta actual

T1.7 Abrir los dos casos de PSCAD incluidos en el material del curso. Los dos casos son

TRV_Case_01.psc y TRV_Case_02.psc. TRV_Case_02.ps c representan un sistema de distribución de

baja tensión de una empresa eléctrica en Florida. Se utilizan para identificar los problemas TRV y

determinar las medidas correctivas.

T1.8 Observe cómo son simulados los límites IEEE del TRV.

T1.9 ¿Cuáles son las medidas disponibles para reducir los niveles de TRV?










§ 4. Transitorios del Motor de Inducción

Objetivos:

• Arranque del motor de inducción

• Datos del motor

• Huecos de tensión y fluctuaciones – Flicker

• Métodos de arranque del motor

• Tipos de carga del motor

• Arranque suave

• Lectura de datos de archivos externos

• Bloques de control• Interruptores de electrónica de potencia






Tutorial 4.1. Dinámica/Transitorios de la máquina de inducción

T1.1 Conectar un motor de inducción de 13,8 kV y 15 kA a un bus infinito a través de un transformador yun interruptor. La tensión del bus infinito es de 66 kV.

T1.2 El par de la carga aplicado al motor está relacionado con la velocidad del motor. Introducir unbloque de control que genere una señal de par proporcional a la velocidad. (TIN = k*w)

T1.3 El motor se conecta a la red mediante un interruptor. Utilizar un interruptor de dos estados paraenviar una señal al interruptor.

T1.4 Tener en cuenta las características de arranque. Mostrar la corriente de línea, velocidad, pareléctrico y mecánico y tensión en los terminales de la máquina.

T1.5¿Qué podría hacer que el motor pasara a funcionar en modo generador?

T1.6 Cargar el caso ind_motor _start ing_01.psc .

• Este caso modela las cargas de una planta industrial. Identificar los diferentes componentes del

modelo.

#1 #2Is

BRK 0.001

13.8 kV,2.2 kA motor

50.19 MVA, Inertia(J)= 2.2 pu BRK

*W

W

TIN

TIN

0.0

0.0

S

TL

I M

W

P o w e r

A B

P Q

Pmot Qmot





T1.7 Tener en cuenta la caída de tensión durante el arranque del motor. ¿Es esto un problema de

calidad de la energía?

T1.8 ¿Qué métodos se pueden emplear para limitar los transitorios de arranque?

T1.9 ¿Qué podría hacer que el motor pase a funcionar en modo generador?

T1.10 Los transitorios del motor de inducción pueden llevar a graves problemas de calidad de la

energía. El ejemplo de simulación en el caso ind_motor_start ing_01.psc ilustra las caídas de tensión

vistas por las otras cargas conectadas al transformador. Cargar y ejecutar el presente caso.

•¿Afecta la resistencia adicional del rotor a los transitorios de arranque?

• Ver el efecto de la inercia de rotación y amortiguación mecánicas en los transitorios.

• ¿Cuáles son los tipos de cargas típicas (características) que se encuentran en aplicaciones

industriales?

T1.11 Cargar el caso ind_motor_st art ing_02.psc . Tener en cuenta el perfil de par de carga. Tener en

cuenta las variaciones de tensión en los terminales de la carga.

Fig. 4.1. Arrancador suave

T

2

T

2

T

2

T

2

T

2

T

2

Ec

FP1

FP2

FP3

FP4

FP5

FP6

1

BRK_SW

BRK_SW

BRK_SW

Ea

Eb

C

B

A

BRK

a2

b2

c2

a1

b1

c1





T1.12 Los métodos de arranque suave, como el que se muestra en la figura 2, se utilizan para limitar lacorriente de arranque de las máquinas de inducción de gran tamaño. Discutir el mecanismo de limitaciónde corriente de este esquema. Cargar el caso ind_motor_start ing_03.psc .

• ¿Cuál es el papel del PLL?

• ¿Cómo son las señales transmitidas desde la página principal a la sub-página?

• ¿Puede PSCAD leer datos de archivos externos? nombrar algunas aplicaciones donde esto pueda serútil

Comprobar el funcionamiento del arranque suave.






§ 5. Impactos de rayos

Objetivos:

• Representación de capacitancias de fuga

• Representación de descargadores de tensión

• Representación de bus-bars

• Representación de líneas de gran longitud

• Colocación de descargadores






Tutorial 5.1. Estudios de sobretensiones de frente rápido

T1.1 El circuito mostrado a continuación representa la disposición de una subestación transformadora.Este modelo se utiliza para estudiar las sobretensiones en los terminales de un transformador durante un

impacto de rayo en un bus-bar de la estación.

Fig. 5.1. Circuito para el estudio del impacto de rayos

TA1

1

TA1

1

TA1

3 5 0

. 0

3 5 0

. 0

3 5 0

. 0

Lightning Current

eBx

eBx

TIME

B

-

F

+

Simple Lightning Surge 1.2*50 Usec:

I = 1.02*I1 * [ EXP(-13000 * t) - EXP(-4.4E6 * t) ]

bYC1

1

bYC1

1

bYC1

bYC2

1

bYC2

1

bYC2

0 . 0

0 2 7

0 . 0

0 2 7

0 . 0

0 2 7

Steep FrontSurge

Arrester

P

N

Winding Capacitance for

220 kV Autotransformer

(approximate)

*

ABB EXLIM Surge

Arrester 192 kV

0 . 5

Va Vtf

*

1.02

10 m Station Bus90 m Station Bus

1 km Transmission Line

Approximate surg e

impedance

line termination

0 . 0

0 0 3

0 . 0

0 0 3

0 . 0

0 0 3

0 . 0

0 0 6

0 . 0

0 0 6

0 . 0

0 0 6

Stray capacitance

of equipment

Stray capacitance

of equipment

To account for the fundamental

frequency voltage component,the dc source is set to peak

ac volts.





T1.2 Identificar los diferentes componentes del modelo

T1.3 ¿Cómo se representa el transformador? ¿Dónde se obtienen los datos?

T1.4 ¿Cómo se representan las líneas de transmisión y los cables para el propósito de este estudio?¿Podemos justificar esta representación?

T1.5 ¿La posición de los descargadores tiene un impacto en la sobretensión en el transformador?

Colocar el descargador en el terminal del transformador y observar la sobretensión.

T1.6 ¿Qué representa la fuente DC?

T1.7 ¿Cómo se puede modelar el perfil de descarga? ¿Cómo se definen los parámetros para el perfil de

descarga?










§ 6. Ferro-resonancia

Objetivos:

• Parámetros del transformador

• Saturación

• Selección del paso de tiempo de simulación






Tutorial 6.1. Ferro-resonancia

T1.1 Abrir el caso ferroresonance.psc. Este caso se utiliza para estudiar el fenómeno de ferro-resonanciadurante una mala operación del interruptor.

Fig. 6.1. Circuito para el Estudio de Ferrorresonancia

T1.2 Comprobar la entrada de datos para la saturación del transformador. ¿Qué representan las

diferentes entradas?

T1.3 Incluir pérdidas del transformador. ¿Se observa algún cambio en los resultados?

T1.4 Abrir las baterías de condensadores. ¿Son diferentes los resultados?

T1.5 Cambiar la longitud de línea y observar los resultados.

T1.6 ¿Qué efecto tiene la carga sobre las sobretensiones transitorias?

T1.7 ¿Son los transitorios sensibles a las características del núcleo del transformador?

2 . 5 1

2 . 5 1

2 . 5 1

B RK C

VbusA

LINEA

LINEB

LINEC

B RK B

B RK A

VbusC

VbusBLINEA

LINEB

3 Phase

z1 and z0

A

B

C

Eq. Sourcewith

LINEC

System Equivalent

Source Representation

0 . 0 0 1 5

0 . 0 0 1 5

0 . 0 0 1 5

VSecA

VSecB

VSecC

VPriA

VPriB

VPriC

TimedBreaker

LogicClosed@t0

30MVA Distribution Transformer

230kV/13.2kV, Delta/Wye-Gnd

Ztx=7.65%

TimedBreaker

LogicClosed@t0

A

B

C

A

B

C

SECTIONPI

COUPLED

230 kV, 20 mile Transmission Line

A

B

C

A

B

C13.2

#2#1

230.0

30 [MVA]

Timing for Line Breaker

Phase A: Closed (stuck)

Phase B: Opens at 100mSec

Phase C: Closed (stuck)

TimedBreaker

LogicClosed@t0

50 MVAr @ 230kV

1.5mH Outrush Reactor

Output Voltages

Secondary Load

0.350 [MW]

Disable saturation

and re run






§ 7. Faltas y transformadores de corriente






Tutorial 7.1. Faltas

Objetivo

• Familiarizarse con los modelos relacionados con simulación de faltas.

• Familiarizarse con los diferentes modelos de CT.

T1.1 Crear un nuevo caso utilizando el menú o la barra de herramientas . Debe aparecer un nuevo caso

en Workspace settings denominado noname [.psc]. Hacer clic-derecho en Workspace settings,

seleccionar Guardar como ... y dar un nombre al caso.


• Crear una carpeta llamada C:\...\PscadTraining\Tutorial_07. Guardar el caso como cas e01.psc

T1.2 Abrir la página principal del nuevo caso. El diagrama unifilar mostrado a continuación es parte de

una subestación para la alimentación de un reactor shunt. El reactor se modela en dos partes para

habilitar un fallo en el punto B, entre espiras. Los datos de los componentes se muestran a continuación.

(Poner las pérdidas del transformador cero para limitar el número de nodos si se utiliza la versión

Estudiante)

Se puede usar el modo de cable para conectar los diferentes componentes.

Station 115 kV

bus

Station 13.8 kV

bus

RL RRL

0.0125

Short line

E L

I L

Ea

Ir1Ir2

0.0125 AB

REACTORS

0.005 0.1

#1 #2

115 kV,50 Hz Source

Z+ = 1.1Ohms / 88 deg

Z0 = 2 Ohms / 86 degY-D Transformer

Z = 8%

Full load loss = 0.3%

No load loss = 0.5%





T1.3 construir el caso en PSCAD e introducir los datos del componente.

T1.4 Mostrar la corriente IL y la tensión EL .

T1.5 Utilizar el componente de falta para simular una falta entre la fase A y tierra en el nodo A en 0,1segundos.

T1.6 Observar la corriente de falta . ¿Cuál es la razón de la presencia de la componente

exponencial DC inicial?

T1.7 ¿Qué afecta a la tasa de atenuación de la componente DC? Cambiar la resistencia de la línea

corta a 1 Ohm y observar los resultados.

T1.8 ¿El instante de la creación de la falta tiene efecto sobre la componente DC?

T1.9 ¿Qué efectos negativos puede tener la componente DC en el sistema de protección?

T1.10 Conectar la corriente de línea de la fase A con el punto A del modelo de CT, como se muestra acontinuación. La relación del CT es 5:400. La carga de la CT es de 0,15 ohmios en serie con 0.8mH.

Mostrar la corriente de secundario y la densidad de flujo.

TimedFaultLogic

IL1

Burden resistance

1 and 0.1 Ohms





T1.11 Aumentar la resistencia de carga a 4 ohmios y observar los resultados. Tener en cuenta los

efectos de saturación de mitad de ciclo debido a la componente DC en la corriente de primario.

T1.12 El reactor está protegido por un esquema de relé diferencial. Utilizar el modelo 2-CT en PSCAD

para conectar una fase del esquema de protección del reactor.

T1.13 Comprobar la corriente de carga de la conexión del CT diferencial para faltas en A y B.

T1.14 ¿Tiene efecto la impedancia de los cables de conexión sobre los resultados? ¿Cómo se tiene en

cuenta esta impedancia?

T1.15 Abrir el caso ftdiff.psc. Comprobar el funcionamiento del relé diferencial durante la energización del

transformador.

Tutorial 7.2. Protección

Objetivo:

• Familiarizarse con los modelos de la sección de "Relay" de la Master Library.

T2.1 Crear un nuevo caso utilizando el Menú o Barra de Herramientas . Debe aparecer un nuevo caso

en Workspace Settings llamado noname [.psc]. Hacer clic-derecho en Workspace Settings, seleccionar

Guardar como ... y dar un nombre al caso.

NOTA • No utilice espacios en el nombre.

• Crear una carpeta llamada C:\ ... \PscadTr ainin g\Tuto rial_07 . Guardar el caso como

case02.psc

Ir1

Ir2

1

1





T2.2 Abrir la página principal del nuevo caso. Construir el sistema de dos áreas mostrado en el

diagrama. Las fuentes de tensión son de 230 kV. Las entradas para el módulo de página 'Relay' son

todas entradas de datos reales.

T2.3 Utilizar los módulos en la sección «Relay» de la Master Library para construir un relé de distancia

simple. Los diferentes módulos se muestran a continuación.

0.1

8.0 0.08 2.0 0.02

ABC->G

TimedFaultLogic

I1

E

0.1

Relay

Ea

Ia

Ib

Ic

Ic

Ib

Ia

Ea

I1

E

1 2 3

1

Ia Ib Ic

Ea

Expand this page to view the

relay components





T2.4 Identificar la función de cada módulo.

T2.5 Verificar el funcionamiento del relé.

VM

IM

I0M

VP

IP

I0P

R

X

Va

Ia+ kI

0

Mag

Ph

dc

(7)

(7)

F F T

F = 60.0 [Hz]

Mag

Ph

dc

(7)

(7)

F F T

F = 60.0 [Hz]

Mag

Ph

dc

(7)

(7)

F F T

F = 60.0 [Hz]

Ia

Ea

B

+

D+

F

+

Ic

Ib

Ia

1

1

1

1

1

1

EaM

EaP

IaM

IaP

I0M

I0P

EaM

EaP

IaM

IaP

I0M

I0P

N

D

N/D

376.99

R

X

R

X

R

X

21

Ia

Ib

Ic

Ea

Impedance calculation

Mho

Characteistics

FFTto extract the

fundamental






§ 8. Filtros activos

Método de Potencia Reactiva Instantánea

Método del Marco de Referencia Síncrono






Tutorial 8.1. Filtros activosObjetivo:

• Familiarizarse con los modelos de disparo de electrónica de potencia

• Familiarizarse con los modelos de bloques de control

Teoría de Filtro activo

T1.1 Abrir los dos casos de PSCAD suministrados con el material del curso. Los dos casos son los

siguientes:

Activefilter_SRF.psc Activefilter_IRP.psc Se encuentran en la carpeta 'Active_filter'

T1.2 Las cargas principales en ambos casos producen armónicos significativos. Estudiar los diferentes

modelos utilizados en el circuito de control para el accionamiento de velocidad variable en

Activefilter_IRP.psc.

T1.3 Estudiar la técnica de control utilizados en ambos métodos IRP y SRF.

T1.4 Estudiar cómo se ha implementado la corriente de referencia PWM en el filtro activo puente. ¿Cuál

es la función del módulo pulso de disparo interpolado?





Fig. 8.1. Módulo de pulso de disparo integrado

T1.5 Cambiar los parámetros de los filtros en el circuito de control del filtro activo y ver el cambio en la

respuesta. ¿Se puede usar la FFT para extraer las frecuencias de interés?

6

6

6

6

L

H

H

ON

OFF

L

(1)

(4)

(5)

(6)

2

2

2

(2)

(3)

2

2

2

0.002

1

2

3

4

5

6H_on

H_off

G11

G21

G31

G41

G51

G61










§ 9. Máquinas Sincrónicas-Ejercicio Básico






Tutorial 9.1.Caso de una máquina y bus infinito

T1.1 Abrir el caso case _01_star tup .p sc .

T1.2 ¿Cómo se arranca la máquina como una "fuente de tensión? ¿Cómo se puede pasar de "fuente de

tensión" a una máquina que gira a velocidad fija? ¿Cómo se habilita la dinámica de rotación de la

máquina?

T1.3 ¿Cuáles son las funciones de las señales EF0 y Tm0 del modelo de máquina sincrónica?

T1.4 Establecer la magnitud de la tensión inicial de la máquina a 1.04 pu y la fase a 0,75 rad.

T1. 5 Ejecutar el caso y visualizar los niveles de Potencia Activa y Reactiva en régimen permanente.

Medir también el par de entrada Tm y la tensión E_f en régimen permanente.

T1.6 Arrancar la máquina en el modo normal "máquina" y observar los resultados.

T1.7 Utilizar los valores de Tm y Ef en régimen permanente obtenidos en el E5.5 como entradas para

Tm y Ef. Arrancar la máquina en el modo "máquina". Observar los resultados.

A

B

C

E F

3 PhaseRMS

TM

LRR

S2M

Iffa

Iffb

Iffc

0 . 0 1 A B C

V

F

P h

HydroGener

w

Te

A

B

C

If Ef Ef0 Ef If

Tm0Tm

Tm

17.32

60.0

Timer

Timer

I F

W

0.495





Tutorial 9.2. Inicialización de la máquina a un flujo de carga

T2.1 Abrir el caso Gen_Pqini_startmetds_01.psc.

T2.2 Comprobar que la máquina tiene una potencia de 150 MVA, 17,32 kV. Esta debe ser conectada a

un bus infinito de la misma tensión nominal a través de una línea de transmisión de inductancia 0,01 H.

T2.3 H. Calcular la tensión en bornes de la máquina en PU y el ángulo de fase en radianes, si la

potencia activa y reactiva en régimen permanente son 54 MW y 27 MVAr respectivamente.

T2.4 Establecer las condiciones iniciales de la máquina para que la simulación proporcione el flujo de P y

Q correctos en régimen permanente.

T2.5 ¿Cómo se inicializan el regulador, la turbina y el excitador?

T2.6 Arrancar la máquina como una fuente y simular el caso.

T2.7 Inicie la simulación con la máquina en modo normal "máquina". ¿Qué otras condiciones iniciales

deben ser suministrados a la máquina?

A

B

C

W

E F I F

3 PhaseRMS

TM

Tmstdy

1.0

S / Hinhold

out

S2M

VTIT 3

If Ef Ef0

Vref

Exciter_(AC1A)

Vref0

w Tm

Wref

z

zi

Hydro Tur 1

w

Wref z0

z

Hydro Gov 1

Iffa

Iffb

Iffc

0 . 0 1 A B C

HydroGener

VTIT

3

w

Te

A

B

C

If Ef Ef0 Ef If

Tm0Tm

Tm










§ 10. Máquinas Sincrónicas- Estudios de Aplicación






Sistema de potencia de dos áreas:

• Twoarea_system.psc

• Este caso muestra dos generadores hidráulicos conectados a través de una línea de interconexión.

Cuando las cargas del sistema cambian, la línea de interconexión de energía viene determinada por la

configuración de la caída del regulador.

• Compr obar si la inercia de la máquina afecta la estabilidad.

• Modificar la configuración de caída para ver los efectos:

Estabilidad en pequeña señal:

Ex_Smallsignal.psc

• Ex_Smallsignal_exciter.psc

(Los parámetros de la máquina y del sistema han sido extraídos del libro Power System Stabillity and

Control de Prabha Kundur.

Los valores de P y Q en régimen permanente son de 0.9 y 0.3, respectivamente.

La frecuencia de oscilación, en una pequeña perturbación es de alrededor de 1 Hz y coincide con el

cálculo del Valor Propio.)

Estos casos ilustran las oscilaciones en un sistema cuando se aplica una pequeña perturbación. Las

frecuencias de oscilación coinciden con los cálculos del Valor Propio en el de dominio de la frecuencia.

• ¿ Afectan los parámetros de la máquina a la frecuencia de oscilación?

• ¿ Afecta la inercia de la máquina a la frecuencia de oscilación?

• ¿ Afecta la condición de flujo de carga a la frecuencia de oscilación?

Tiempo de despeje crítico para faltas:

• Ex_fault_exciter.psc

El tiempo de despeje crítico para esta falta es de 0,1 si la ganancia del regulador es de más de

400. Para valores menores de 400, el sistema se vuelve inestable. Probar con diferentes tiempos

de despeje de faltas y las ganancias de excitación para ver cómo están relacionados.





Estabilizador de Sistema de Potencia:

• Ex_pss_tune.psc

• El sistema mostrado en este caso es inestable si se ejecuta sin un estabilizador del sistema depotencia. Ejecutar el caso con una tensión de campo constante y ver si el sistema es estable. Esto

verificará que la inestabilidad se debe a la acción del excitador.

• ¿Podemos hacer el sistema estable mediante la reducción de la ganancia del excitador?

• Diseñar un estabilizador de potencia (PSS) para reducir al mínimo el cambio de velocidad ante una

perturbación. Utilizar el método de optimización de PSCAD para diseñar los parámetros del PSS.










§ 11. Conversión directo de archivos

PSS/E para la creación del modelo de PSCAD

Preparado por: Pei Wang





Conversión directa de archivos PSS/E

Objetivos:

• Familiarizarse con la construcción de grandes sistemas en PSCAD

• Uso del E-TRAN para convertir archivos de datos de PSS/E

• Directrices para determinar la red detallada para el estudio EMT

• Validación del modelo desarrollado

T1.1 Crear dos casos con E-TRAN para los sistemas de bus IEEE 39: uno utilizando únicamente el

archivo .raw y el otro incluyendo el archivo dinámico de datos .dyr.

• Practicar con la selección de zona/área/bus/proximidad

- Equivalencias de red

- Modificaciones manuales necesarias para el propósito de estudio EMT





T1.2 E-TRAN Runtime Library para PSCAD y librerías personalizadas de sustitución

• Componentes serie (Tline / transformador) y componentes paralelo (generador)

• Uso de la biblioteca de la sustitución de ejemplo

Fig. 11.1: modo de máquina detallado en la librería de sustitución para estudio EMT

T1.3 Método para determinar el sistema de guardado (rastreo de frecuencia)

Fig. 11.2. Resultados de rastreo de frecuencia en el bus de interés.

Angle(deg)

Pout(MW)

Qout(MVAR)

4.1825

632.0

109.911

Initial Conditions from Loadflow

E

Volts(pu)0.9972

/ 1.0

/ 1.0

TE

Ef

Ef0

If

E

TM0TM

1 VmVT

Wpu

G1 + sT

G1 + sT

G1 + sT

E

Te

3

AV

Tm

Tm0

Ef0

Tmw

Ef If

E

GENROU

E

Enab

VTIT

3

IFEF

EF0

Vref

VSIEEET1

VCTVREF

EnabExc

Exciter VREF

is loadflow terminal voltage...

VREF

0.0VS

E

TM0

Enab

W

Wref

TM

IEEEG1EnabGov

WRef 1.0





T1.4 Verificación del modelo.

• Comparación de P, Q, V

Datos de cortocircuito

Conversión de un caso de PSS/E resuelto PSCAD para simulaciones transitorias

Muchas empresas tienen sus sistemas de potencia modelados en programas de flujo de carga. Se

requiere un gran esfuerzo para volver a introducir los datos de red para estudios de simulación de

transitoria en programas de tipo Electromagnético Transitorio (EMT). Esta nota de aplicación describe el

uso de una nueva herramienta que permite la importación directa de casos de flujo de cargas resueltos

en PSS/E para una instalación automatizada de los casos de simulación PSCAD, maximizando así la

productividad de ingeniería de simulación. También se proporcionan algunos consejos útiles para

garantizar la validez del estudio transitorio mediante una selección eficaz del tamaño del subsistema a

simular en PSCAD. Algunos puntos claves que se tratan aquí son:

• La conversión directa del archivo de PSS/E: Pasos básicos

• E-TRAN Runtime Library para PSCAD y librerías personalizadas de sustitución E-TRAN

• Equivalencias de red

• Directrices para determinar la extensión de la red para ser modelado en detalle

• Validación del modelo

• Importación de datos dinámicos desde fichero *.dyr de PSS/E

El sistema IEEE de 39-bus (ver Figura 1) se utiliza como caso base para ilustrar el proceso de

conversión de PSS/E a PSCAD. El sistema IEEE de 39-bus es un sistema estándar que se utiliza para

probar nuevas metodologías de simulación de sistemas de potencia. Fue creado en base a un modelo

simplificado del sistema de potencia de Nueva Inglaterra. El sistema 39-bus está formado por 10

generadores, 19 cargas, 36 líneas de transmisión y 12 transformadores.

La conversión del sistema a PSCAD se consigue a través de E-TRAN, un programa desarrollado por

Electranix Corporation. Además de la conversión de datos de PSS/E a casos de PSCAD, este programa

ofrece muchas características de gran alcance que pueden ser manipuladas por el ingeniero de

simulación para reducir el tiempo empleado en un estudio. Las características más relevantes delsoftware se describen en este documento.





Figura 1 Diagrama unifilar del sistema IEEE 39-bus en PSCAD

Conversión del caso base de PSS/E a PSCAD

Al convertir un caso de el archivo de datos de flujo de cargas (*.raw) y el archivo de datos dinámico(*.dyr)

de la PSS/E, E-TRAN permite varias opciones que proporcionan al usuario una mayor flexibilidad.

Para convertir los archivos *.raw/*.dyr, iniciar el programa E-TRAN. El cuadro de diálogo emergente

preguntará al usuario a través de los pasos de conversión (ver [1]). El usuario debe especificar la

ubicación de los archivos *.raw/*.dyr y el destino del archivo *.psc. En el siguiente cuadro de diálogo, elusuario deberá especificar si toda la red se va a "mantener" o si sólo se mantiene una parte específica.

En la mayoría de estudios transitorios no aporta grandes beneficios modelar en detalle la red más allá de

un bus cercano del lugar de interés principal. E-TRAN permite que el sistema sea total o parcialmente

convertido (todos sus nodos) a PSCAD.

GEN10

GEN1

GEN2

GEN4

GEN5

GEN6

GEN7

8GEN

G E N 9

BUS30

BUS2

BUS37

BUS25

BUS31

BUS6

BUS34

BUS20 BUS33

BUS19

BUS35

BUS22

BUS38

BUS36

BUS23

BUS39

BUS1

BUS9

BUS8

BUS7

BUS5

BUS4

BUS3

BUS18

BUS26

BUS28

BUS17

BUS27

GEN3

BUS32

BUS10

BUS11

BUS12

BUS13

BUS16

BUS24

BUS21

BUS15

BUS14

BUS29

VBUS5

VBUS26

VBUS28

VBUS15

V B U S 1 7

VBUS16

VBUS14

VBUS21

VBUS24

VBUS1

VBUS9

VBUS8

VBUS31

VBUS30

VBUS2

VBUS37

VBUS25

VBUS6

VBUS39

VBUS12

VBUS11

VBUS13

VBUS32

VBUS34

VBUS33VBUS20

VBUS19

VBUS38

VBUS10

VBUS29

VBUS4

VBUS3

VBUS27

VBUS36

VBUS23

VBUS35

VBUS22

VBUS18

Slack Bus

E_1_2_1T

E_2_3_1T

E_3_4_1T

E_4_5_1T

E_6_7_1T

E_7_8_1T

E_8_9_1T

E_9_39_1T

E_1_39_1T

E_2_25_1T

E_25_26_1T

E_26_27_1T

E_26_28_1T

E_28_29_1T

E_26_29_1T

E_17_27_1T

E_16_17_1T

E_15_16_1T

E_16_19_1T

E_16_21_1T

E_16_24_1T

E_14_15_1T

E_4_14_1T

E_17_18_1T

E_3_18_1T

E_6_11_1T

E_13_14_1T

E_21_22_1T

E_22_23_1T

E_23_24_1T

E_5_8_1T

P = 7 4 3 . 8

Q =

1 1 4 . 2

V = 1 . 0 2 9

V A

P = 5 2 9 . 7

Q =

2 3 5 . 7

V = 0 . 9 9 6 1

V A

P = 6 9 7 . 9

Q =

2 2 6 . 8

V = 0 . 9 9 1 8

V A

P = 5 3 5 . 2

Q =

1 6 4 . 5

V = 1 . 0 1 8

V A

P = 6 6 2 . 4

Q =

1 3 3 . 8

V = 1 . 0 0 7

V A

P = 5 7 3 . 7

Q =

1 0 1 . 5

V = 0 . 0 6 8 1 9

V A

P = 5 5 1 . 2

Q =

2 2 . 9 6

V = 1 . 0 4

V A

P =

2 5 3 . 9

Q = 1 6 3 . 6

V = 1 . 0 5 2

V A

P = 975.2Q = 54.56V= 1.026

V

A

P = 6 8 1 . 8

Q =

2 3 5 . 6

V = 1 . 0 5 9

V A

P , Q

L o a d

1 0 0 . 0

E

2 5 . 0

P , Q

L o a d

1 0 0 . 0

E

2 5 . 0

P , Q

L o a d

1 0 0 . 0

E

2 5 . 0

P , Q

L o a d

1 0 0 . 0

E

2 5 . 0

P , Q

L o a d

1 0 0 . 0

E

2 5 . 0

P , Q

L o a d

1 0 0 . 0

E

2 5 . 0

P , Q

L o a d

1 0 0 . 0

E

2 5 . 0

P,QLoad

100.0E25.0

P,QLoad

100.0E 25.0

P,QLoad

100.0E25.0

P,QLoad

100.0E25.0 P,Q

Load100.0

E25.0

P,QLoad

100.0E25.0

P , Q

L o a d

1 0 0 . 0

E

2 5 . 0

P,QLoad

100.0E25.0

P,QLoad

100.0E25.0

P,QLoad

100.0E25.0

P , Q

L o a d

1 0 0 . 0

E

2 5 . 0

P,QLoad100.0

E25.0

< --1 0 0 -->

T -L i n e

L i n e1

E

< --1 0 0 -->

T -L i n e

L i n e1

E

< --1 0 0

-->

T -L i n

e

L i n e

1

E

2 3 0 . 0

2 3 0 . 0

E : 1

2 3 0 . 0

2 3 0 . 0

E : 1

2 3 0 . 0

2 3 0 . 0

E : 1

2 3 0 . 0

2 3 0 . 0

E : 1

2 3 0 . 0

2 3 0 . 0

E : 1

2 3 0 . 0

2 3 0 . 0

E : 1

2 3 0 . 0

2 3 0 . 0

E : 1

2 3 0 . 0

2 3 0 . 0

E : 1

2 3 0 . 0

2 3 0 . 0

E : 1

230.0230.0

E

:1

2 3 0 . 0

2 3 0 . 0

E : 1

2 3 0 . 0

2 3 0 . 0

E : 1





Figura 2 Cuadros de diálogo E-TRAN





El proceso de conversión se generará un archivo de PSCAD (*. psc) en la ubicación especificada. Las

fuentes equivalentes de red tendrán configuradas sus magnitudes y ángulos de fase automáticamente

para el mismo flujo de potencia que en el archivo original de PSS/E.

E-TRAN Runtime Library para PSCAD

La librería de sustitución de E-TRAN (ver fig. 11.3) contiene una serie de modelos desarrollados

especialmente para la conversión PSS/E-PSCAD, que traduce la información de componentes de PSS/E

en información de componentes equivalente componentes de PSCAD. La librería de sustitución de

ETRAN viene incluida con el programa y contiene los modelos que aparecen en el caso convertido de

PSCAD. Para ejecutar el caso convertido de PSCAD:

• Abr ir PSCAD

• Cargar la librería de sustitución de E-TRAN

• Cargar el caso PSCAD

• Compr obar los resultados de flujo de carga

Fig. 11.3. E-TRAN Runtime Library para PSCAD





Librerías de Sustitución Personalizadas e introducción de datos

Los programas de flujo de carga representan la red del sistema de potencia mediante modelos

simplificados que consiste en resistencias, inductancias y capacitancias. Cuando se convierte a un caso

PSCAD, estos componentes pueden ser sustituidos por modelos más detallados para representar launidad respectiva. Por lo tanto, dependiendo de las necesidades del usuario, algunos de los modelos

sustituidos automáticamente de la biblioteca de la sustitución de E-TRAN puede exigir datos adicionales

o deben ser reemplazados por modelos más complejos de la Master Library de PSCAD. Afortunadamente, E-TRAN permite al usuario crear una biblioteca de sustitución de usuario en la que

cualquier información adicional puede ser introducida por los usuarios de una sola vez, cuando el

componente se utiliza por primera vez.

Un ejemplo que podría requerir el uso de la biblioteca de sustitución personalizada es una línea de

transmisión, donde la sección PI o los modelos Bergeron utilizados para representar la línea deben ser

sustituidos por un modelo dependiente de la frecuencia más preciso, lo que requerirá información

específica sobre el torre, del conductor y la corrección de las dimensiones del camino.

En la biblioteca de la sustitución personalizada, el usuario puede predefinir la sustitución de un

componente del sistema específico por un componente predefinido de la Master Library de PSCAD (o un

componente creado por el usuario) haciendo referencia al número buses a los que está conectado(ver

fig. 11.4)

Fig. 11.4. Ejemplos de componentes de "biblioteca de sustitución personalizada"

"Se pueden guardar los datos detallados de dispositivos en esta biblioteca, y E-TRAN utilizará estos

datos (sustituyendo para los datos de flujo de carga simples) cada vez que se convierte en una región de

la red a PSCAD. El objetivo es que finalmente todos los datos del modelo detallado se encuentren en

esta biblioteca. Una vez logrado esto, se puede utilizar esta biblioteca para generar casos de PSCADpara cualquier zona del sistema.

Los modelos de la biblioteca de sustitución también pueden ser componentes personalizados escritos, e

incluso componentes de página. Un componente de página también puede tener tantas capas de sub-

páginas como sea necesario. Cada página puede contener controles deslizantes, plots, gráficos, paneles

de control, etc. Cuando E-TRAN copia los datos de la biblioteca de sustitución, también reemplazará la

B_456_ B_822_T1

T

A detailed frequency dependant TLine

From bus 456 to bus 822, Circuit T1

~E

Source1

Syncronous machine

at bus 159





información de la condición inicial. Por ejemplo, E-TRAN modifica los datos de la máquina sincrónica

para reemplazar los datos de la tensión en bornes, ángulo, P y Q. "

La construcción de la biblioteca personalizada requiere una inversión significativa de tiempo para

grandes redes. Sin embargo, una vez que se haya completado, se puede convertir cualquier parte de la

red sin tener que hacer ninguna entrada de datos manual. Este ha sido identificado como un momento

clave característico de ahorro de tiempo para grandes empresas e ingenierías que necesitan trabajar condiferentes partes de una gran red al llevar a cabo diferentes proyectos.

Decidir sobre la parte de la Red a mantener

Un estudio transitorio requeriría el modelado detallado de una pequeña parte de la red alrededor del

principal punto de interés. Normalmente, esto debería incluir sobre 2 o 3 buses lejos de este punto. E-

TRAN permite a los usuarios decidir de manera eficiente y comprobar si los detalles de la red 'mantenida'

son los adecuados para un determinado estudio. Los siguientes pasos son recomendados. Esto hace

necesario el uso del componente de PSCAD denominado 'rastreo de la frecuencia de red " (ver fig. 11.5).

• Convertir el archivo PSS/E a PSCAD, mantenimiento los detalles de los 2 o 3 buses de distancia del

punto de mayor interés y representando el resto mediante un circuito equivalente.

• Utilizar el componente de exploración de la frecuencia de PSCAD para visualizar la característica

impedancia vs frecuencia de este sistema en el bus de interés.

• Reconvertir el archivo PSS/E, manteniendo esta vez los detalles de un bus más alejado que en el paso

anterior.

• Representar la característica impedancia vs frecuencia de este sistema en el bus en cuestión y

compararla con la primera gráfica.

• Repetir el proceso hasta que las diferencias en las características de frecuencia sean de menor

importancia en el rango de frecuencias de interés. Añadir más detalles de la red más allá de este punto

es poco probable que mejore los resultados.

Fig. 11.5. Componente de 'rastreo de la frecuencia de red' de PSCAD.

Z(f)

0.0 -

2000 [Hz]





Fig. 11.6. Rastreo de frecuencias para 2, 3, ... , 6 buses de distancia en el bus n º 15 para el sistema

estudiado

La Fig. 11.6 muestra el uso de la función de rastreo de frecuencia. Aquí fueron construidas diferentes

equivalentes de red a través de E-TRAN para el sistema IEEE 39-bus, en el bus n º 15 para 2, 3, ... 6

buses de distancia (con 6 buses de distancia se abarca toda la red). Estos equivalentes de red fueroncreados empleando únicamente el archivo de datos de flujo de carga (*.raw). Se puede observar que los

espectros de frecuencia de las redes equivalentes empezar a proporcionar una buena aproximación para

toda la red a partir de “4 buses de distancia”.

Validación

Un método rápido para validar el sistema equivalente simplificado proporcionado por E-TRAN es

comparar los valores calculados por PSCAD para tensiones de nudo, flujos de carga en líneas de

transmisión o flujos de P y Q en buses de generación con las calculadas con anterioridad por PSS/E.

Para ello, se emplea el multímetro para mostrar la tensión en el nodo de interés y los flujos de P y Q en

la línea de transmisión respectivamente. A continuación, se muestra la misma información para el nodo

con la utilidad de flujo de cargas de PSS/E. El caso convertido a PSCAD tendrá etiquetas generadasautomáticamente que muestran los flujos de P y Q en los buses de generación. La Fig. 11.7 muestra los

resultados de PSS/E y PSCAD de la magnitud de tensión y el ángulo en el nodo 15, así como el flujo de

P y Q para los nodos del 15 al 16 de la línea de transmisión.





Fig. 11.7. Comparación de los resultados de flujo de carga entre PSCAD y PSS/E

También es recomendable el cálculo del nivel de cortocircuito en ciertos buses para los casos

convertidos a PSCAD. Los resultados de cortocircuito puede ser comparados con los de la PSS/E o los

datos de estudio de la empresa eléctrica para fines de validación. Una vez que el sistema en PSCAD ha

sido validado, está listo para ser utilizado para estudios de transitorios.

Importación de datos dinámicos del archivo .dyr

Durante el proceso de conversión, el usuario puede especificar la opción de importar datos dinámicos

desde el archivo *.dyr de PSS/E. Si se selecciona esta opción, todos los generadores contenidos en la

parte 'mantenida' de la red serán reemplazados por los modelos detallados de la máquina (ver fig. 11.8).

También se incluirán en el modelo PSCAD los controles de la máquina y los modelos relacionados

(excitador, gobernador, PSS, turbina). Toda la información necesaria para la inicialización de estos

modelos será importada del archivo *.raw/*.dyr o calculada por E-TRAN. Por lo tanto, la simulación

entrará automáticamente en el régimen estacionario específico después de varios ciclos de tiempo de

simulación.

PSS/E Load Flow output

BUS 15 LB US 15 345 A RE A CK T MW MV AR MVA %I 1.0154PU -7.75 DEG1 350.31KV

TO 16 LBUS16 345 1 1 -314.7 -151.7 349.3

LBUS15

N15E_15_16_1

TZ(f)

0.0 -

2000 [Hz]

V15_Ang

P = -314.7Q = -151.7V = 1.015

V

A

P1 : ...

V15 Angle

-7.74857





Fig. 11.8. Modelo completo de la máquina sincrónica generado automáticamente por E-TRAN con

parámetros tomados de los archivos *.dyr y *.raw de PSS/E.

Fig. 11.9. Sistema IEEE 39-bus convertido a PSCAD para el bus n º 1

(3 nudos de distancia)

Angle(deg)

Pout(MW)

Qout(MVAR)

4.1825

632.0

109.911

Initial Conditions from Loadflow

E

Volts(pu)0.9972

/ 1.0

/ 1.0

TE

Ef

Ef0

If

E

TMTM

1 VmVT

Wpu

G1 + sT

G1 + sT

G1 + sT

E

Te

3

AV

Tm

Tm0

Ef0

Tmw

Ef If

E

GENROU

E

Enab

VTIT

3

IFEF

EF0

Vref

VSIEEET1

VCT

VREF

EnabExc

Exciter VREF

is loadflow terminal voltage...

VREF

0.0VS

E

TM0

Enab

W

Wref

TM

IEEEG1

EnabGov

WRef 1.0

LBUS01

N1E_1_2_1

TLBUS02

N2E_2_3_1

TLBUS03

N3E_3_4_1

TLBUS04

N4

P,QLoad

322.0E2.4

P,QLoad

500.0E184.0

E_3_18_1

TLBUS18

N18 P,QLoad

158.0E30.0

E_2_25_1

TLBUS25

N25E_25_26_1

TLBUS26

N26

P,QLoad

224.0E47.2

P,QLoad

139.0E17.0

22.0345.0

E

:1

GBUS37

N37

VN37~

E540.0

0.445E_37_0_1

22.0345.0

E

:1

GBUS30

N30

VN30~

E250.0

146.154E_30_0_1

E_1_39_1

TGBUS39

N39VN39

E_9_39_1

TLBUS09

N9 E_8_9_1

TLBUS08

N8

P,QLoad

1104.0E250.0

~E1000.0

88.281E_39_0_1

P,QLoad522.0 E176.0

P = 522Q = 176

V A





Un documento posterior de validación discutirá el proceso de conversión en más detalle. Esto incluirá un

debate sobre la importación de dispositivos dinámicos, la saturación y la comparación de los transitorios

de baja frecuencia con los resultados de estabilidad transitoria.

Referencias

[1]. Electranix Corporation “E-TRAN V1.1: Electrical Translation Program for Power Systems. User’s

Manual” February 2003










§ 12. Fundamentos de Electrónica de Potencia

Objetivos:

• Uso de módulos de Electrónica de Potencia

• Diseño de sistemas de conmutación simples

• PWM sinusoidal

• PWM regulado por corriente

Preparado por: Dr. Ani Gole, Dr. Dharshana Muthumuni





Tutorial 12.1. Funcionamiento básico de un reactor controlado por tiristor

Objetivo(s):

•Control de TCR/TSR

• Uso de módulos de Electrónica de Potencia

• Diseño de sistemas simples de disparo

T1.1 Crear un nuevo caso utilizando el menú o la barra de herramientas . Debe aparecer un nuevo caso

en Workspace Settings denominado noname [.psc ]. Hacer clic-derecho en Workspace Settings,

seleccionar Guardar como ... y dar un nombre al caso.

NOTA: No utilizar espacios en el nombre!

• Crear una carpeta llamada C:\ ...\ Psc adTraini ng \Tutori al_11. Guardar el caso como T_00.psc

T1.2 Abrir la página principal del nuevo caso. Construir un caso para estudiar el funcionamiento de un

reactor controlado por tiristor como se muestra en la figura 1.

• La tensión aplicada es 7,03 kV rms línea-neutro a 60 Hz.

• El reactor tiene una potencia de 33 MVAR (por fase o 100 MVAR 3 fases ). ¿Cuál es la inductancia

requerida?

Fig. 12.1 circuito monofásico TCR.

T

Ia

FP

T

FP

0 . 0

0 1 [ o h m ]

Vas

0 . 0 0 3 9 3

[ H ]

33 MVAR (Max)7.03 kV rms (l-n)





T1.3 Mostrar las corrientes (Ia) y tensiones (Vas) en el lado de la fuente del circuito.

Fig. 12.2. Pasos básicos para crear un gráfico con una señal seleccionada.

T1.4 Crear un componente de página para el controlador de tiristor tal como se muestra a continuación

T1.5 El circuito de control mostrado a continuación se utiliza para generar los pulsos de disparo del

tiristor. Implementar el circuito en el caso de PSCAD.

• Comprender las funciones de los diferentes bloques de control en la figura 3. Este circuito sencillo

forma parte del bloque de construcción de dispositivos FACTS controlados por tiristor más complejos.





T1.6 Los siguientes resultados corresponden a un ángulo de disparo de de 120 grados. Discutir los

resultados y comprender el funcionamiento básico del dispositivo.





T1.7 La variación de la componente fundamental de la corriente del reactor con el ángulo de disparo

viene dada por la siguiente ecuación.

I (β) = V / ωL {1-2 / π α (β) -1 / π pecado [2α (β)]}

Donde, β = 90.100 ⋯ 180, α (β) = (β-90) º

Verificar los resultados de PSCAD con los cálculos descritos en la hoja de cálculo de MATHCAD adjunta

(TCR.mcd). Se puede utilizar el modelo FFT (Fast Fourier Transform) de la Master Library para extraer

los distintos componentes de frecuencia.

T1.8 Observar el espectro armónico de la fuente de corriente. Nótese la ausencia de armónicos de

"orden superior". Los resultados mostrados a continuación son para un ángulo de disparo de 30 grados.

Nota: El contenido de armónicos de la corriente viene dada por:





In n 4 V

L w

sin cos n n cos sin n

n n2

1

donde n 3 5 15

• Identificar la principal diferencia entre el bloque de control utilizado y el uso del VCO

• El ejemplo analizado hasta ahora utiliza una configuración de control simplificado para generar el pulso

de disparo basado en los pasos por cero de tensión.

Tutorial 12.2. Control TCR basado en VCO

Este ejemplo ilustra el uso del componente VCO de la librería para generar los pulsos de disparo del

TCR.





T2.1 El circuito de control inferior se utiliza para generar los pulsos de disparo del tiristor basado en el

uso de VCO. Implementar el circuito en el caso PSCAD.

T2.2 Repetir los resultados de Tutorial 11.1, y discutir las razones de las diferencias.

• Analizar el error de ángulo de fase, debido al paso de tiempo de retardo inherente a la simulación.

• Su instructor le explicará la estructura del programa de cálculo de EMTDC y la definición de los

modelos de tipo "eléctrico" y "control".

Tutorial 12.3. Control TCR basado en PLL

T3.1 Cargar el caso TCR_2.psc.

• Los pulsos de disparo se generan sobre la base de un sistema de control basado en un bucle de

seguimiento de fase (PLL). El bucle de seguimiento de fase genera una señal sinusoidal que es

'bloqueada' en la fase con la tensión del sistema Vs. Entender los distintos bloques del PLL.

T3.2 Observar las señales internas del PLL.

T3.3 Verificar el correcto funcionamiento del TCR en las siguientes situaciones.

• Un cambio repentino en el ángulo de fase de la tensión del sistema (posible debido a los

cambios de carga en el sistema, etc)

• Cambio en la frecuencia del sistema.





Apéndice:

Corriente máxima (teórica) a diferentes ángulos de disparo (resultados de MathCAD)

Tutorial 12.4. Modulación por ancho de pulso Sinusoidal (SPWM)

• Caso de PSCAD: spwm.psc

Este tutorial se lleva a cabo mediante simulación del archivo adjunto (spwm.psc) como punto de partida.

Modificar el caso como se requiere

T4.1 A continuación se muestra el VSC monofásico. Implementar este circuito en PSCAD.

T4.2 El circuito de control para la generación de pulsos de disparo basado en SPWM se muestra aquí.





T4.3 Mostrar y analizar el espectro de lado de AC de tensión Vo

T4.4 Analizar cómo funciona el controlador PWM. Establecer el índice de modulación = 0,9.

T4.2 Mostrar la referencia y la señal portadora triangular y ver cómo se genera el pulso de disparo.

Opinar sobre la necesidad de los elementos de retraso en un circuito real.

Observar la forma de onda de tensión de AC y su espectro. Repetir con n= fc / fm = 11. En cada

caso, ¿cuáles son los armónicos dominantes?

Observar y reportar qué ocurre con la forma de onda cuando n = fc / fm se incrementa de un

entero de valor muy pequeño a grandes valores.

Observar y reportar lo que sucede con la tensión AC y sus armónicos cuando m = Am/Ac cambia

de 0,5 a 1,5 con n = 15 constante.

a. ¿Cambia la magnitud de Vo cuando m > 1?

b. ¿Qué ocurre con los componentes armónicos?

Phase

Freq

MagSin

Refsine

Carrier

L

H

H

L

ON

OFF

Carrier

Refsine

Refsine

Carrier

G1

L

H

H

L

ON

OFFCarrier

Refsine

Refsine

Carrier

G2

F*

Freq

50.0Freq

Controls

3

0

m

0.8

100

0

n

15

180

-180

phase

0

Mag

Ph

dc

(31)

(31)

F F T

F = freq

Vo

Vo Mag

100.0

0.01 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

[3] 1.22663





Tutorial 12.5. PWM Regulado por Corriente (CRPWM)

• Caso PSCAD: spwm.psc

T5.1 Implementar el circuito VSC monofásico mostrado a continuación.

D1

Il

T2

D2T2

Vl

T1

0 . 0 1 [ oh m ]

0 . 0 1 [ oh m ]

T1

10 [ohm]0.1 [H]

10 [ohm]0.1 [H]

sw1

sw1





T5.2 Implementarla corriente de referencia i_ref

T5.3 generar pulsos de disparo

T5.4 Mostrar límites de corriente y

Phase

Freq

MagSin

C

+

E

+

0.0Phase

Freq

MagSin

iref

Main : Controls

10

0

I1ref

1

100

0

f1ref

60

10

0

Ihref

0

1

0

phasehref

0.5

Il

*-1 nh

Il

T1

T2

hy

C

-

E

+

iref

Vl

iref

hy

iref

hy

C

+

E

-

C

+

E

+





T5.5 A continuación se muestran algunos resultados.

Untitled

0.0600 0.0650 0.0700 0.0750 0.0800 0.0850 0.0900 0.0950 0.1000 0.1050

-2.00

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.501.00

1.50

2.00

y

Iref Il Iref+hy Iref-hy

-125

125

y

Vl

-2.00

-1.50

-1.00

-0.50

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

y

TT T1






§ 13. Calidad de la Energía






Tutorial 13.1. Transitorios relacionados con irrupción de formador relacionadostransitorios de irrupción, falla inducida por huecos de tensión y se hincha.

Objetivo(s):

Familiarizarse con PSCAD.

Energización del transformador

Faltas, huecos de tensión y sobretensiones (swells)

Crear un nuevo caso utilizando el menú o la barra de herramientas . Debe aparecer un nuevo caso en

Workspace Settings denominado noname [.psc]. Hacer clic-derecho en Workspace Settings, seleccionar

Guardar como... y dar nombre al caso.

NOTA No uti l izar espacios en el nom bre!

Crear una carpeta llamada C:\ ... \PscadTraining \Power Qual i ty/Tutorial_01 . Guardar el caso

como case01.psc

Abrir la página principal del nuevo caso. Construir el sistema simple de "dos áreas" mostrado en las

figuras 13.1 y 13.2.

Fig.13.1. Sistema simple de "dos áreas".

0.003 [H]

Eap#1#2

0.0005 [H] 0.07 [ohm] PI

COUPLED

SECTION 8 [ oh m ]

PI

COUPLED

SECTION

Vfault

ABC->G

TimedFaultLogic

PI

COUPLED

SECTION

Is Il

B1 B2

11 kV / 0.415 kV, D-Y Transform er

Z - 0.04 pu (4%)

0.003 pu - No Load loss

0.002 pu - Copper loss

11 kV System Bus

128 MVA Fault

Short Line

ZL=(0.07+j0.16) Ohm

Distribution lines

R - 0.2 Ohms/km

X - 0.3 Ohms/km

86 kVA Load

PF - unity

1 km0.5 km0.5 km

Eap

Vfault

Is

Il

TimedBreaker Logic

Closed@t0B1

B2

Main...

B2

0

C O

Output Channels for plottingTimers and controls





Fig. 13.2. Control del interruptor y señales para visualizar.

Energización del transformador:

• ¿Cómo se modela el bus de 11 kV?

• Utilizar los interruptores B1 y B2 para implementar la energización del transformador con el lado de

415 V en vacio.

• ¿ Afecta el punto de la onda (instante de cierre del interruptor) en la corriente de irrupción?

• Discutir el uso del componente 'Multiple Run'

• ¿Qué determina la tasa de atenuación de los transitorios (irrupción)? Reducir las pérdidas del

transformador y ver el impacto en la tasa de atenuación de irrupción.

Faltas en el alimentador de distribución:

• El alimentador tiene una longitud de 2 km. Está representada por los modelos de sección PI. Discutir

esta representación. Aplicar diferentes faltas (A-G, ABC-G, AB-G)

• Observar los huecos de tensión en el lado de baja tensión del transformador.

• Añada una resistencia de puesta a tierra (5 ohmios) y observar el aumento de tensión en las fases

sanas.

• Observar el impacto de impedancia de falta en el perfil de tensión.

• Aumentar la impedancia del transformador a 0,08 pu. Observar el aumento/disminución de la

caída/aumento de tensión.





0 . 0 0 3 [ H ]

E a p

# 1

# 2

0 . 0 0 0 5 [ H ]

0 . 0 7 [ o h m ]

P I

C O U P L E D

S E C T I O N

8 [ohm]

P I

C O U P L E D

S E C T I O N

V f a u l t

A B C - > G

T i m e d

F a u l t

L o g i c

P I

C O U P L E D

S E

C T I O N

I s

I l

B 1

B 2

1 1 k V / 0 . 4 1 5 k V , D - Y T r a n s f o r m e r

Z - 0 . 0 4 p u ( 4 %

)

0 . 0 0 3 p u - N o

L o a d l o s s

0 . 0 0 2 p u - C o p p e r l o s s

1 1 k V S y s t e m B

u s

1 2 8 M V A F a u l t

l

l

S h o r t L i n e

Z L = ( 0 . 0 7 + j 0 . 1 6 ) O h m

D i s t r i b u t i o n l i n e s

R - 0 . 2

O h m s / k m

X - 0 . 3

O h m s / k m

8 6 k V A L o a d

P F - u n i t y

1

k m

0 . 5 k m

0 . 5 k m





Tutorial 13.2. Faltas y huecos de tensión inducidos en el arranque del motor y suimpacto en las cargas

Objetivo(s):

• Modelado de faltas

• Modelado de los motores de inducción y cargas de motor

• Huecos de tensión debido a faltas en alimentadores remotos

• Impacto de huecos de tensión en las cargas de motor

Crear un nuevo caso utilizando el Menú o la Barra de Herramientas . Debe aparecer un nuevo caso en

Workspace Settings denominado noname [.psc ]. Hacer clic-derecho en Workspace Settings, seleccionar

Guardar como... y dar un nombre al caso.


Crear una carpeta llamada C:\ ...\ Psc adTraining\Power Qual i ty/Tutorial_02 . Guardar el casocomo case02.psc

Abrir la página principal del nuevo caso. Construir el sistema mostrado a continuación.

Aplicar diferentes tipos de faltas en Alimentador #2 y observar la tensión en las cargas delalimentador #1.

Eap#1#2

0.0005 [H] 0.07 [ohm]

8 [ oh m ]

PI

COUPLED

SECTION

Vfault

A->G

TimedFaultLogic

PI

COUPLED

SECTION

Is Il

B1

B2

11 kV / 0.415 kV, D-Y Transform er

Z - 0.04 pu (4%)



33 kV System Bus

Z + = 4 Ohms @ 82 Degrees

Short Line

ZL=(0.07+j0.16) Ohm

Distribution lines

R - 0.2 Ohms/km

X - 0.3 Ohms/km

1.5 km0.5 km

#1 #2

PI

COUPLED

SECTION

PI

COUPLED

SECTION

1e6

10 km 5 km

Feeder # 2

Feeder # 1




Page

100 © 2011 Manitoba HVDC Research Centre

• ¿Influye la conexión del transformador sobre el hueco de tensión? Observar los resultados si la bobina

# 2 (lado de 11 kV) se pone a tierra a través de una impedancia como se muestra a continuación.

• Modificar las cargas sobre el Alimentador # 1 para incluir una carga del motor de inducción. La figura 3

muestra los detalles de configuración de la simulación.

Datos del motor de inducción:

100 kVA, 415 V, 50 Hz.

J = 0,3 pu, n = 2

Resistencias de bobinado: Es = 0,04 pu, Rr = 0,02 pu

Inductancias de fuga: Xs = Xr = 0,04 pu

Inductancia de magnetización: Xm = 2 pu

Is

33 kV System Bus

Z + = 4 Ohms @ 82 Degrees

#1 #2

Feeder # 2

Feeder # 1

1 0




Page


Fig. 13.3. Carga del motor de inducción.

• Discutir el modelo de máquina de inducción con su instructor

• Entrada de datos

• Métodos de inicialización

• ¿Cómo se puede modelar la carga mecánica?

• Aplicar diferentes tipos de faltas en el alimentador #2. La falta debe ser despejada por el interruptor B2

del alimentador #2

• Abr ir el interruptor después de 15 ciclos desde el inicio de la falta y volver a cerrar después de 10ciclos. El despeje de la falta se debe a la acción de este interruptor.

• Observar el hueco de velocidad de la máquina de inducción (esto puede afectar los procesos

industriales y se considera un problema de calidad de la energía)

• Observar los transitorios de tensión y corriente en el alimentador #1.

Si, debido a una mala operación, esta falta es despejada por el interruptor principal B2, la alimentación

del motor se verá interrumpida para un número de ciclos. Esto causará una disminución brusca de la

velocidad, causando posibles desconexiones del proceso industrial.

Simular el escenario anterior. Observar lo siguiente.

• Variación de velocidad

• Impacto de la inercia de motor/carga

• Impacto de la duración de los rebotes.

Eap

#1#2

PI

COUPLED

SECTION

Il

11 kV / 0 .415 kV, D-Y Trans former

Z - 0.04 pu (4%)



Distribution lines

R - 0.2 Ohms/km

X - 0.3 Ohms/km

Induction motor

load

0.5 km

S

TL

I M

W0.99438

TIME

W

Te

Tm

X2

W*

0.6

T L

TL

Mechanical load m odel




Page


Cargar el caso Tutorial_03_c.psc.

• Discutir el modelado de un escenario de arranque del motor con su instructor.

• Observar los transitorios de arranque

• Observar los huecos de tensión relacionados con el arranque del motor.

Discutir los métodos disponibles para limitar los transitorios de arranque del motor. La gravedad de los

huecos de tensión durante el arranque del motor depende en gran medida de la "fortaleza" del sistema.

Discutir esto con su instructor.

Utilizar los siguientes ejemplos para discutir cuestiones acerca del arranque del motor y los métodos de

atenuación.

• Ind_motor_starting_01.psc - impacto del perfil de tensión en un sistema "débil".

• Ind_motor_starting_02.psc - Arranque suave basado en tiristor.

• Ind_motor_starting_03.psc - Arranque V/f basado en IGBT.




Page


E a p

# 1

# 2

0 . 0 0 0 5 [ H ]

0 . 0 7 [ o h m ]

P I

C O U P L E D

S E C T I O N

8 [ o h m ]

P I

C O U P L E D

S E C T I O N

V f a u l t

A - > G

T i m e d

F a u l t

L o g i c

P I

C O U P L E D

S E C T I O N

I s

I l

B 1

B 2

1 1 k V / 0 .4 1 5 k V ,D - Y T r a n s f o r m e r

Z - 0 . 0 4 p u ( 4 % )

0 . 0 0 3 p u - N o L o a d l o s s

0 . 0 0 2 p u - C o p p e r l o s s

3 3

k V S y s t e mB u s

Z +

=4 O h m s @ 8 2 D e g r e e s

S h o r t L i n e

Z L = ( 0 . 0 7 + j 0 .1

6 ) O h m

D i s t r i b u t i o n l i n e s

R - 0 .2 O h m s / k m

X - 0 . 3 O h m s / k m

8 6 k V A L o a d

P F - u n i t y

1 k m

0 . 5 k m

0 . 5 k m

# 1

# 2

P I

C O U P L E D

S E C T I O N

P I

C

O U P L E D

S E C T I O N

1 e 6

1 0 k m

5 k m




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Tutorial 13.3. Modelo de horno de arco eléctrico

El modelo EAF desarrollado se basa en las ecuaciones diferenciales no lineales descritas en [1], cuyas

características no lineales de arco eléctrico se ilustran en la figura. 1a. Las ecuaciones que representan

la tensión de arco (v) a corriente de arco (i) se muestran a continuación, donde r es el radio del arco:

Los parámetros ki, r, n, y m caracterizan el arco a unas condiciones de funcionamiento determinada. En

realidad, esta característica V-I presenta mucho más "ruido" debido a la naturaleza impredecible y

caótica de la carga. La Fig. 13.4(b) muestra una característica V-I más realista del EAF.

(a) Ideal (b) Real.

13.4 Características V-I ideal y real de un EAF.




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Datos de configuración del arco:

Los parámetros de k1 a k3 pueden ser seleccionados para obtener la configuración del EAF, como la

potencia activa, potencia reactiva y factor de potencia cercano a los valores medidos en el sistema real.

Como el modelo del EAF es sensible al sistema conectado, es posible que los parámetros k1 a k3

tengan que ser reajustados si varía la configuración del sistema. El modelo de EAF está diseñado para

ser capaz de tomar los parámetros de entrada como variables para poder ser utilizadas por las rutinas de

optimización de PSCAD con el fin de acelerar el proceso.

Configuración del tipo de modulación:

La característica de aleatoriedad del modelo EAF se simula mediante la adición de cierto ruido sinusoidal

y gaussiano. Es posible especificar la magnitud/frecuencia de la modulación sinusoidal y la desviación

estándar de la función de Gauss. Cada fase puede ser controlada independientemente.

Es importante tener en cuenta que es imposible conseguir un caso de simulación para que coincida

exactamente con los resultados observados debido a la naturaleza del problema. Lo importante es captar

las características esenciales y las tendencias de un horno de arco real.

Referencia:

[1] “A Harmonic Domain Computational Package for Non-Linear Problems and its Application to Electric

Arcs,” E. Acha, A. Semlyen, N. Rajakovic. IEEE Transactions on Power Delivery,Vol 5, No.3, July 1990.




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Tutorial 13.4. Simulación de flicker debido a una carga de horno de arco.

Objetivo(s):

• Modelado de un horno de arco

• Modelado de flicker debido a la operación del horno de arco

• Mitigación de flicker con un STATCOM.

Cargar el caso eaf_statcom.psc .

Este caso ilustra el funcionamiento de partida de un horno de arco. Las cargas en hornos de arco son

altamente no lineales y de naturaleza "aleatoria". Esto da lugar a las fluctuaciones de las corrientes y se

traduce en fluctuaciones de tensión.

• Discutir el modelo de horno de arco y los parámetros diferentes.

• Ejecutar el caso y observar las corrientes y tensiones en diferentes puntos de la red.

• Observar el nivel de flicker. Discutir el medidor de flicker y otros métodos utilizados para estimar el

flicker.

Cargar el caso statcom_6pls_pwm.psc.

Este caso ilustra las características básicas de un STATCOM. Hablar con el instructor y entender los

diferentes componentes de un STATCOM y sus controles.

Ejecutar el caso del horno de arco con el STATCOM en funcionamiento y verificar que el nivel de flicker

se reduce.

Cambiar la capacidad del transformador STATCOM y determinar el valor mínimo necesaria para reducir

los niveles de flicker .




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Tutorial 13.5. Flicker debido a la carga cíclica del motor síncrono

Objetivo(s):

• Modelado de flicker debido a una gran carga del motor

• Modelado de la carga mecánica

• Uso de datos de campo en una simulación.

Cargar el caso moto r_load_fl icker_01.psc.

Este caso se utiliza para estudiar problemas de flicker en el BUS 2. El Bus 2 y los motores de compresor

grandes son alimentados por una línea débil de 115 kV. El sistema de 345 kV detrás del BUS 1 tiene un

nivel de falta relativamente bajo, lo que indica que se trata de una fuente débil en este punto.

Fig. 13.5. Líneas de 115 kV alimentando una carga de motor grande.

Las características de par del compresor son realistas y la variación (T frente a la posición (mecánica) del

rotor) se almacena en un archivo y se utiliza en la simulación.

Debido a la variación de par y por lo tanto, la variación corriente de la carga del compresor, se observa

un flicker de tensión a baja frecuencia en el BUS 1. (y también en el BUS 2)

Si se alimentan otros clientes del BUS 2, este flicker debe ser estudiado y si los niveles están por encima

de los límites aceptables, se deben incorporar métodos de mitigación.

Una solución habitual es un TCR controlado adecuadamente con filtros de armónicos necesarios.

Compressor A

Motors#1 #2TLine_01

T

TLine_02

T

R L

R R L

Ea

Ia

#1 #2

45 km line

100 km line

345 kv

'Weak system

P = 24.65

Q = -10.58

V = 118.1

V

A

Bus 1

Bus 2




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• Discutir el modelo de sistema AC

• Discutir cómo son empleados los datos de par

• Discutir el siguiente bloque (Fig. 13.6) que convierte los datos medidos para la simulación.

Fig. 13.6. Lectura de archivos de datos externos y uso en la simulación de PSCAD.

• Sugerir posibles soluciones

Transformador más grande

Más líneas en paralelo

STATCOM

6 - 6000 HP Compressor Motors

327.27273 rpm - 22 Pole machine

Torque1.dat

Torque1

Clear

1sT

ZeroDetector

D+

F

-

3 6 0 . 0

1

*-1.0

Average Torque = 0.82 pu (approx)

6 units are pulsating as one

G1 + sT

Tm1pu

Degrees

The compressor characteristics are

stored in a data file.




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Fig. 13.7. Los resultados de simulación se aproximan notablemente a los datos medidos

Main : Graphs

6.50 7.00 7.50 8.00 8.50 9.00 9.50 10.00

90.091.092.093.094.095.096.097.098.0

y

Ea

-0.30

-0.20

-0.10

0.00

0.100.20

0.30

y

Ia

113.0

114.0

115.0

116.0

117.0

118.0

119.0

120.0

y

Vrms

-30

-20-10

0

10

20

30

y

P1 Q1




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Tutorial 13.6. Armónicos debido a un variador de velocidad

Objetivo(s):

• Modelado de la electrónica de potencia

• Modelado de un accionamiento de motor sencillo

• Medición de armónicos utilizando la FFT

Cargar el caso Tuto rial_06_a.psc

Este caso modela una aplicación simple de un variador de frecuencia ( figura 1).

Fig. 13.8. Convertidor de accionamiento de motor.

El convertidor del lado del sistema es un puente de diodos. Esto produce armónicos de orden inferior en

la red de AC. El convertidor en el lado del motor se basa IGBT. Los pulsos de disparo se obtienen a

través de una aplicación de PWM. Los armónicos en el lado del motor son de orden superior.

Los pulsos de disparo se basan en un control V/f constante. Discutir sobre los bloques de control y la

implementación de los pulsos de disparo mostrada en la figura 2.

1 5

4

1 0 0 0 [ u F ]

gt1

gt2

gt3

gt4

gt5

gt6

1

6

EaEcEb

Eab

Ebc

Idc

1 . 0

35

2 6 4

135

2 6 42

3

Ia_motor

dcVltg

A

C

I MB

W

S

TMotor

DIST

BRKM

TimedBreaker

LogicOpen@t0

C

B

A

BRKM

W

X 2

* 0 . 5




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Fig. 13.9. Unidad de control del motor.

• Ejecutar el caso y observar las formas de onda de corriente y tensión en diferentes partes de la red.

• Utilizar el bloque FFT para analizar el espectro armónico.

Fig. 13.10. Espectro armónico.

Observar los armónicos con y sin el filtro activo.

Discuta brevemente la función del filtro activo

A

B Compar-ator

TIME Sin*

Freq*

6.2831853072*pi

A

B Compar-ator

D+

F

-

2.094395102(2*pi)/3

A

B Compar-ator

D+

F

+

2.094395102(2*pi)/3

gt1

gt3

gt5

gt1 gt4

gt3 gt6

gt5 gt2

Sin

Sin

Freq*75

MaxD

E F5.0

W

*voverf

*voverf

*voverf

*0.2

voverf

V/f = 250/50 = 5

MaxD

F

Reference frequency

Reference frequency

Voltage magnitude

Voltage magnitude

Firing pulses

Mag

Ph

dc

(15)

(15)

F F T

F = 50.0 [Hz]IaS

1

Supply Current

0.03

0.0

[1] 0.0220829




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Tutorial 13.7. Aplicaciones de métodos de 'exploración de la impedanciaarmónica de red' para identificar posibles problemas de distorsión de tensión.

Objetivo(s):

Uso del componente de Impedancia Armónica de Red

Identificación de resonancia de red

Amplificación de armónicos de tensión debido a cargas no lineales.

Aplicaciones de métodos de 'exploración de la impedancia armónica de red' para identificarposibles problemas de distorsión de tensión.

Cargar el caso HV_test_system.psc

• Medir la impedancia armónica en el bus 15.

• Utilizar "Livewire" para mostrar la impedancia de secuencia positiva como función de la frecuencia

• Identificar los puntos de resonancia.

• Añadir 300 MVARs de reactancia capacitiva al bus 15 y ver cómo se ve afectado el perfil deimpedancia armónica.

• Observar cómo se han desplazado los puntos de resonancia.

• Resonancias armónicas puedes causar sobretensiones prolongadas y distorsiones armónicas detensión en las redes.

Cargar el caso Harmon ic_voltage_dist.psc .




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Fig. 13.11. Modelo de una red de distribución

• Observar el perfil de la impedancia armónica de este sistema, medida en el bus de condensador.

Considerar las siguientes condiciones:

• Sin baterías de condensadores

• Ambas baterías en funcionamiento

• Sólo la batería C1 en funcionamiento

• Sólo la batería C2 en funcionamiento

RL RRL#1 #2

V = 65.95

V

AI2

V_BUS

Grounding

a

b

B 1

B 2

5 8

3 8 .1 9 7

0 .2 [ mH ]

C1 C2




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Fig. 13.12. Perfil de impedancia armónica con la batería C1 en funcionamiento.

• Observar la tensión armónica en el bus bar y verificar los resultados.

• Si la saturación del transformador está deshabilitada, ¿se observarían distorsiones de tensión?

Explicar la observación.

x 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

O

h m s

|Z+|(ohms)






§ 14. Creación de componentes personalizados






Tutorial 14.1. Sumador

Objetivos:

• Familiarizarse con el Taller de componentes (o el editor de diseño).

• Crear nodos de entrada-salida.

• Familiarizarse con la diferentes secciones del editor: graphics, parameters y script.

Crear un archivo de biblioteca.

Utilizar el taller de componentes para crear un bloque de control simple que realice el siguiente cálculo.

y - entradas externas

y - parámetros internos

– salida

Incluir el componente en un caso y verificar su exactitud

Modificar el componente para que K1 y K2 se puedan introducir como variables.

Compruebe el componente modificado.

BC

A

Adder





Tutorial 14.2. Integrador

Objetivos:

- Llamar a subrutinas externas

- Almacenar datos para cálculos en pasos de tiempo posteriores (futuro).

El bloque debe realizar la siguiente función

∫

- Entrada

- Salida

Para mayor simplicidad, utilizar “integración rectangular ”.

Esto requiere el almacenamiento de valores de y "pasados".

Permitir la entrada del valor inicial de y.

Utilizar una subrutina externa FORTRAN para hacer los cálculos.

t t xt t yt y )()()(

x y

Integrator





Tutorial 14.3. Componente Eléctrico - Transformador (cables acoplados)

Objetivos:

• Diseñar un componente 'eléctrico'

• Utilizar las secciones 'branch' y 'transformer' del script.

Diseñar un modelo de dos cables acoplados magnéticamente.

El modelo se va a interconectar con otros componentes eléctricos en la Master Library.

Las inductancias y resistencias son las entradas.

Utilizar la sección 'Transformers' para introducir los valores de L y R.

Conectar el modelo a una fuente y verificar el modelo.

Utilizar la sección "Branch" para agregar las "capacidades parásitas" entre los cables en el lado de la

entrada.

ib

ia

Rbo

o Ra

ib

ia

dt

d

Lb Mab

Mab La

vb

va

Two coupledwires with capacitance

a1

b1

a2

b2





Tutorial 14.4. Componente Eléctrico - Una máquina DC simple

Propósito:

Defina el interfaz de un componente eléctrico como una fuente de tensión. (Basado en la interfaz Branch)

Diseñar un modelo simple de una máquina DC

Circuito de campo - serie RL

Circuito de armadura - Una rama serie de L, R y una fuente de tensión de magnitud E_b.

– Corriente de campo

- Parámetro de entrada (constante)

Las inductancias y resistencias son las otras entradas.

wk Eb _

speed w

kf if ek

/1

5.188

150 _

f1

a1

a2

w

f2

Simple

DC Machine





CÓDIGO FORTRAN

Integrador

!

SUBROUTINE INTEGRATOR(x,y,YINI)

!

! Propósito - integración de una señal

! Lenguaje - Fortran 77/90

! Fecha -

! Autor -

!

! Archivos include! -------------

INCLUDE 'nd.h'

INCLUDE 's1.h'

INCLUDE 'emtstor.h'

!

! Declaración de Variables

! ---------------------

REAL x,y,YINI

REAL YOLD

INTEGER ISTORF!

! Comienzo del programa

! --------------

! ISTORF = NSTORF

NSTORF = NSTORF + 1

! Es bueno asignar NSTORF a ISTORF y

! tener todos los STORx asignados por el usuario en la parte

! superior, de modo que se puede usar las otras funciones

! disponible en EMTDC en el código sin tener que preocuparse

! acerca de que ubicaciones de STORx son utilizadas por ellos

YOLD = STORF(ISTORF)

! aquí NSTORF apunta al primer lugar STORF

! utilizado en la rutina, en el viejo método de V2, NEXC

! señalaba a la última ubicación STOR en la subrutina/función

! llamada préviamente.

Y = x*DELT + YOLD

! salida en el instante t=0





IF (TIMEZERO) THEN

Y = YINI

ENDIF

! guardar los datos para el paso de tiempo siguiente

STORF(ISTORF) = y

!

RETURN

END

Máquina DC Simple

SUBROUTINE SIMPLEDC (Kf,w,A1A2,F1F2,SS)

!! Dharshana : 04 Aug 2002

!

INCLUDE 'nd.h'

INCLUDE 's0.h'

INCLUDE 's1.h'

INCLUDE 's2.h'

INCLUDE 'branches.h'

REAL Kf,Ifld,w,k_pi

INTEGER A1A2,F1F2,SS

! Active la fuente en la rama A1A2

SOURCE (A1A2,SS)=.TRUE.

!

! Leer la corriente de campo y la corriente de armadura durante el paso de tiempo anterior

Ifld=CBR(F1F2,SS)*1000

!

! Definir la característica de excitación de vacio para la máquina.

!

k_pi = (150/188.5)*(1 -EXP(-Ifld/Kf))

!

EBR(A1A2,SS)=-k_pi*w/1000

!

RETURN

END

!







Manitoba HVDC Research Centre.

211 Commerce DriveWinnipeg, Manitoba, Canada R3P 1A3

T 204 989 1240 F 204 989 [email protected] www.hvdc.ca

Con esto concluye el curso 'Introducción a PSCAD y Aplicaciones". Gracias por su atención y

participación. Al trabajar con PSCAD en el futuro, por favor recuerde que estamos disponibles para

proporcionar asistencia a las dificultades de simulación o modelado que pueda encontrar. Por favor, no

dude en contactarnos en:

[email protected]

Además existen cursos formación adicionales disponibles; por favor entre en www.pscad.com para más

información. También estamos a su disposición para ofrecer cursos a medida adaptados a sus

necesidades específicas. Por favor, no dude en contactarnos para obtener más información en:

[email protected]

http://www.hvdc.ca/

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mailto:[email protected]


http://c/Users/taras/AppData/Local/Microsoft/Windows/Temporary%20Internet%20Files/Content.Outlook/RNZFJZE1/www.pscad.com








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IntroduccionyAplicacioneddePSCAD