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tienen razón y también se equivocan. Cuando se carga
un circuito de transmisión significativamente por
encima de su carga de impedancia de sobretensión, la
potencia real podría estar fluyendo en una dirección de
la línea mientras la potencia reactiva fluye desde ambos
extremos. Tal fue el caso de varias líneas afectadas
en el apagón del Noreste en 2003, que recibieron entre
tres y cuatro veces más de la carga de impedancia de
sobretensión de las líneas. En estas condiciones, aparece
un gradiente de tensión desde ambos extremos de
la línea cercano a cero voltios en un punto intermedio.
La revisión de los registros de fallas de varias líneas
lo confirmaron, demostrando que cada extremo se había
disparado en relés de distancia direccionales para
cuadrantes opuestos de los diagramas de objetivos de
impedancia de relés.
Los parámetros variables de los análisis
de eventos en un sistema cambiante
Sí, Alice, seguiremos teniendo un sistema de transmisión en
el futuro para abastecer los grandes centros de carga, como
la ciudad de Nueva York y Los Ángeles... es solo que no hay
suficiente espacio físico para la cantidad de fuentes solares
y eólicas locales que se necesitan para suministrar dichos
centros de carga.
Como ciencia, el análisis de eventos ha cambiado de
forma significativa desde el apagón del Noreste en 1965.
Por aquel entonces, no existían los relés digitales, la oscilografía
era mucho más primitiva (con registros en papel), el
tiempo en una secuencia de eventos rara vez se medía hasta
en milisegundos y la industria recién comenzaba a hacer algo
por primera vez en simulaciones digitales, que requerían las
computadoras centrales más grandes para realizar incluso
análisis dinámicos y básicos de flujo eléctrico.
Con los años, el sistema eléctrico continúa evolucionando
a medida que aumentan rápidamente las fuentes de energía
renovable, como la energía solar y eólica, y se agregan sistemas
de almacenamiento de energía a batería a la matriz.
Todas esas fuentes se acoplan al sistema mediante electrónica
de potencia (inversores) y generan nuevos desafíos
para la ingeniería y el funcionamiento del sistema eléctrico.
Cuando las IBR reemplacen la generación alimentada por
combustibles fósiles en retirada (máquinas rotativas), habrá
una reducción inherente de la inercia del sistema y el par
sincronizador. La reducción de la corriente de falla podría
requerir un nuevo diseño y una modificación de los sistemas
de protección de la transmisión. Además, la naturaleza distribuida
de las nuevas fuentes hace que los flujos conocidos de
las estaciones generadoras principales a los centros de carga
sean insuficientes. Por otra parte, las nuevas fuentes suelen
requerir nuevas líneas de transmisión para recibir y distribuir
su potencia de salida.
La propia naturaleza de la composición y el funcionamiento
de la carga también está cambiando. Las cargas solían
ser considerablemente resistivas con algunos motores síncronos.
Sin embargo, los modelos de aquellas cargas se encuentran
actualmente obsoletos para simulaciones precisas de flujo
eléctrico y dinámicas del sistema. Los nuevos modelos de
carga deben ser capaces de representar cargadores para todo;
desde teléfonos hasta vehículos eléctricos, iluminación LED,
motores de accionamiento de velocidad variable, microrredes
y los impactos de los paneles solares en los tejados. La combinación
de fuentes integradas en el sistema de distribución
ha vuelto la carga mucho menos predecible y en cierto modo
esquizofrénica.
1,000
2,000
3,000
4,000
-2,000
-1,000
MW
kV
MVAr
100
150
200
250
300
50
16:10:38 16:10:40 16:10:42 16:10:44 16:10:46 16:10:48
Hora (EDT)
figura 1. Gráfico característico de estabilidad transitoria de la interfaz de
transmisión entre Michigan y Ontario durante el apagón del Noreste en 2003. EDT:
Hora de verano del Este (Fuente: NERC).
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Así como han cambiado las
fuentes y cargas de los sistemas,
también deben hacerlo las técnicas
de análisis forense para las
perturbaciones en los sistemas. La
alta penetración de IBR y cambios
en las cargas depende cada vez
menos de la física de las máquinas
rotativas y cada vez más de los sistemas
de control en toda la electrónica
de potencia que acople las
cargas y fuentes al sistema. Sería
mejor que el ingeniero en sistemas
eléctricos de hoy tenga amplios
conocimientos de la ingeniería de
controles, especialmente en lo que
respecta a los controles de IBR
y las cargas acopladas de forma
electrónica.
En la siguiente discusión se
presenta una muestra de perturbaciones
en los sistemas de los
mayo/junio 2023
MW/MVAr
kV
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