IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - Noviembre/Diciembre 2016 - 36

Voltaje del PCC/kV

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t (s)

figura 11. Mediciones de campo de las oscilaciones del
voltaje del bus.

dispositivos electrónicos que permiten su operación. En
China, continúa un rápido desarrollo en energía eólica a gran
escala, con una penetración particularmente alta en algunas
regiones, la influencia de los aerogeneradores y los grupos
de parques eólicos de la red eléctrica continúa creciendo.
Con este crecimiento surgen nuevos retos.

Resonancia Subsíncrona (SSR) debido a la
Compensación en Serie durante la Transmisión
Para mejorar la capacidad de transmisión de las bases de
energía eólica a gran escala, la compensación en serie se
aplica a las líneas de transmisión de energía para reducir la
distancia eléctrica entre los grupos de energía eólica y la red
eléctrica. La compensación en serie es un método efectivo y
económico para mejorar la transferencia de energía y manejar los problemas de voltaje. Sin embargo, la transmisión a
gran escala de la energía eólica por un sistema de transmisión basado en la compensación en serie puede generar riesgo
de resonancia subsíncrona (SSR, por sus siglas en inglés). En
este ámbito, han tenido lugar algunos casos: el primer incidente de SSR reportado fue la interacción entre un parque
eólico en Texas, Estados Unidos y la compensación serie en
septiembre de 2009.
Estos incidentes han ocurrido recientemente en China.
En 2013, la energía eólica se inyectó a la red eléctrica principal después de conectarse en la estación Guyuan en Hebei.
Las líneas de doble circuito de 500 kV de Gutai y Hangu
fueron instaladas con compensación en serie. Esta es una
configuración de red típica que utiliza líneas compensadas
en serie. Han tenido lugar varios incidentes de SSR desde
que la línea de compensación de la estación Guyuan inició
sus operaciones. En estos incidentes, la frecuencia de oscilación era aproximadamente 6-8 Hz. La amplitud de la oscilación alcanzó un máximo del 50% y continuó durante 10
minutos. En algunos casos, se desconectó un gran número
de aerogeneradores.
La SSR es provocada principalmente por la interacción
oscilatoria entre el aerogenerador y la compensación en
serie del sistema de transmisión. El sistema de control del
aerogenerador participa activamente en dicha interacción y,
si no está adecuadamente diseñado, puede inyectar energía
estabilizadora negativa a la oscilación modal. Por lo tanto,
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es importante simular con exactitud el sistema de control y
sus parámetros en el análisis. La frecuencia de oscilación es
dictada por el sistema de control del convertidor del aerogenerador y los parámetros de la línea de transmisión. El
riesgo y amplitud de SSR se ve influenciado por el nivel de
la potencia de salida del aerogenerador (o la velocidad del
viento), el grado de compensación en serie de las líneas de
transmisión y la resistencia contra cortocircuitos de todo el
sistema. Aunque se ha demostrado que la SSR de la producción de energía eólica con generador doblemente alimentado
(DFIG, por sus siglas en inglés) o con configuraciones de
convertidor completo puede controlarse y pueden mitigarse
los riesgos, es necesario un análisis cuidadoso de los sistemas con esta compensación.

Oscilación de los Sistemas Eléctricos
con Alta Penetración de la Energía Eólica
Para mejorar la estabilidad del voltaje del sistema cuando
la energía eólica es integrada en gran escala, los compensadores dinámicos de potencia reactiva (SVC o SVG) se han
adoptado ampliamente. Estos dispositivos tienen la ventaja
de responder rápidamente y de tener un control flexible. Por
una parte, los dispositivos electrónicos que se integran en
la red a gran escala son más controlables y pueden adaptarse o cambiar algunas características operativas básicas
del sistema eléctrico original. Por otra parte, su capacidad
de control depende en gran medida del entorno de la red
externa debido a la propiedad de no inercia de los dispositivos electrónicos para la producción de energía y a su poca
capacidad de sobrecarga y falta de respuesta firme ante una
perturbación de la red. Por lo tanto, los dispositivos habilitados electrónicamente interactúan fuertemente entre ellos y
las oscilaciones del sistema pueden ocurrir en condiciones
débiles de la red.
En 2014, el grupo de energía eólica de Kumul, Xinjiang,
al noroeste de China, sufrió varios incidentes en los que se
desconectaron muchos aerogeneradores debido a oscilaciones de voltaje de la red eléctrica. Las oscilaciones fueron
resultado de sobretensión y sobrecorriente, lo que finalmente
condujo a la desconexión generalizada de aerogeneradores.
Las curvas de oscilación de voltaje del sistema presentadas en
el Figura 11 son mediciones en la línea de transmisión fuera
del grupo eólico. Durante la oscilación, la potencia activa, el
voltaje de la barra conductora de 220 kV y la frecuencia del
sistema mostraron una frecuencia de oscilación de 1.26 Hz.
Un análisis del fenómeno de oscilación mostró las
siguientes características:
✔ El fenómeno es diferente de las oscilaciones de baja
frecuencia de los sistemas eléctricos tradicionales; la
oscilación tiene lugar principalmente entre el parque
eólico y los compensadores dinámicos de potencia reactiva. Las partes mecánicas rara vez participan. Esto
significa que la variación en la velocidad del generador y el torque mecánico son mínimos y no impulsan
las oscilaciones.
noviembre/diciembre 2016

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