IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - January/February 2023 - 59

Estados dinámicos de la red eléctrica
Dy-Liacco escribió una vez que " los centros de control están
aquí para quedarse " . En los comienzos de una industria eléctrica
4D, parafraseando a Dy-Liacco, podemos afirmar que
" los centros de control están aquí para quedarse siempre,
pero tienen que convertirse en dinámicas conscientes " . Ideados
durante mucho tiempo como garantes de la seguridad
de los flujos de energía y orquestadores del mercado, los
centros de control se deben transformar ahora en gestores
dinámicos de activos y redes para materializar la convergencia
largamente esperada entre la gestión de activos y el
funcionamiento de las redes en un mismo silo institucional.
La creciente convergencia entre las tecnologías de la información
y las tecnologías operativas facilita el conocimiento
de la " dinámica " a través de información de alta resolución,
con una resolución temporal inferior al tiempo de reacción
del ser humano. Se trata de una condición esencial para hacer
posibles los gemelos digitales de los activos ciberfísicos y las
redes, tanto centralizados en los EMS como descentralizados
en los sistemas de gestión de FED (DERMS, por sus siglas
en inglés), las subestaciones y los sistemas SCADA de las
centrales eléctricas.
En la teoría de sistemas dinámicos, los " estados " son un
conjunto de variables cuyos valores
iniciales, junto con un conjunto
de ecuaciones diferenciales, permiten
predecir el valor futuro del
" estado " del sistema. Esta formulación
se aplica a varios tipos de sistemas
cuyo comportamiento observable
evoluciona con el tiempo,
como los sistemas masa-muelle,
los generadores eléctricos, los sistemas
estelares y los procesos de
reacción química. Algo común a
todos estos sistemas es la noción
de energía. Las variables de estado
pueden describir la energía almacenada
en la condición inicial.
Después, esta energía inicial se
propaga en el tiempo, y la propagación
se describe mediante ecuaciones
diferenciales que limitan las
variables de estado. Las ecuaciones
de estado contemplan tanto las
excitaciones endógenas como las
exógenas, además de las pérdidas
internas.
Tensión (p.u.)
Tensión (p.u.)
Con el triunfo del concepto
de transmisión de energía en CA
de Tesla y Westinghouse sobre la
distribución en CC de Edison, el
generador síncrono se convirtió en
la piedra angular de los sistemas
de energía eléctrica. De hecho,
enero/febrero 2023
hasta hace poco, toda la electricidad que se consumía en el
mundo era producida únicamente por generadores síncronos.
Podríamos afirmar con seguridad que el " estado " de un
sistema eléctrico era consecuencia directa del estado de los
" generadores síncronos " de la red. Con la generalización de
la generación basada en inversores, que sustituye a los generadores
convencionales, queda por saber cuánto tiempo se
mantendrá esta afirmación. Pero lo cierto es que, en un futuro
previsible, el sistema eléctrico seguirá siendo síncrono, lo
que significa que seguirá bajo el dominio de los generadores
síncronos y las fuentes de electricidad interconectadas electrónicamente
que imitan el comportamiento de los generadores
síncronos.
Un modelo de generador consta de dos partes, los modelos
eléctrico y mecánico. Cada parte tiene sus propias variables
de estado correspondientes a ecuaciones diferenciales
eléctricas y mecánicas acopladas entre sí por la ecuación
de balance del par de torsión que describe la evolución
temporal de la interacción del generador con la red a partir
de las condiciones iniciales de balance. El desacoplamiento
temporal permite considerar los estados eléctricos
como variables constantes iguales a sus valores iniciales.
Como resultado, la respuesta del generador a lo largo del
Frecuencia (Hz)
16/09/2013 16:21 : 12.1 UTC
(a)
Frecuencia (Hz)
18/09/2013 18:41 : 17.910 UTC
(b)
figura 6. Rendimiento dinámico de los PMUs de medición de dos proveedores
durante eventos importantes de la red. La (a) pérdida de 1,531 MW exportados
a Nueva Inglaterra desde el área de James Bay y (b) pérdida de 725 MW de
generación en la parte noreste de la red. p.u.: por unidad.
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