Ajuste de los parámetros de los grupos generadores de un sistema eléctrico insular

Abstract

Los sistemas eléctricos insulares son especialmente sensibles a desequilibrios entre generación y demanda. Un déficit de generación causa que la frecuencia se desvíe de su valor nominal y cae. Para poder analizar correctamente la respuesta del sistema eléctrico insular ante una perturbación se requiere unos modelos que reflejen lo mejor posible las respuestas reales. El objetivo de este PFG es ajustar los parámetros de los grupos generadores de un sistema eléctrico insular. El ajuste de los parámetros se realiza mediante una identificación paramétrica. Se estudian varios tipos de modelos para representar el grupo generador. La identificación paramétrica se formulará como un problema de optimización. En concreto, el presente Proyecto Fin de Grado analiza el Sistema Eléctrico de la Isla de La Palma, la cual cuenta con una única central, la Central Eléctrica de Endesa de Los Guinchos. Esta Central cuenta con diez generadores de tipo diésel y una turbina de vapor de 22 MW. Son precisamente los diez generadores los que se analizarán, cuando estos se desconectan de la red. Para ello se realizarán distintos ajustes del modelo en cuestión, desarrollando un software. Estos ajustes se harán mediante un ajuste de parámetros, haciendo coincidir este ajuste con unas medidas reales del desvío de frecuencia realizadas en Los Guinchos. Las medidas las realizaron empleados de Endesa en La Central, desconectando uno a uno los diez generadores y midiendo el desvío de frecuencia producido en la red. Se realizará un ajuste por cada ensayo realizado, y a continuación un ajuste simultáneo, que se hará haciendo uso de la media de todos los ensayos. Finalmente se compararán ambos ajustes, analizando el error que presentan y concluyendo cual es mejor. El ajuste será resuelto mediante el método de los mínimos cuadrados. Esta es una potente herramienta para análisis de modelos, aunque en algunos casos se observará que presenta errores. Por ello es importante, saber descartar aquellos ajustes que no sean buenos. Como último apunte es importante señalar que la herramienta desarrollada es válida para cualquier generador eléctrico de tipo diésel siempre que se hagan unos pequeños cambios en el programa. El programa informático en el que se han realizado las simulaciones es MATLAB R2016b, el cual usa un modelo realizado con Simulink.

The isolated power systems are especially sensitive to imbalances between the generation and consumption of electrical energy. A shortfall in generation causes the frequency deviates from its nominal value and decays. For a proper analysis of the answer of the isolated power system when an instability occurs, some models are required to represent the real answer in the best way. The objective of this Bachelor’s Thesis is to adjust the parameters of the power generating sets of an isolated power system. This adjustment is made through a parametric identification. Different types of models will be studied to represent the generating sets. This parametric identification will be formulated as an optimization problem. Particularly, this Thesis is based on the Electric Power System of La Palma Island, Canary Islands, which only have one Power Plant, Endesa Los Guinchos Power Plant. This Plant contains ten diesel generators and one steam turbine of 22 MW. The ten generators are precisely the purpose of analysis, when one of these is disconnected from the system. For this purpose, different adjustments of the model will be carried on, developing a software to do it. This parameter identification will be made by matching as much as possible the model with some measurements of the frequency deviation. These measurements were made by disconnecting one by one the ten generators and afterwards measuring the frequency deviation. The results were repeated more than one time. There will be one adjustment per trial, and then other adjustment making use of the mean of all the measurements. Finally, both adjustments will be compared, analysing the total error, and concluding which one is better. The adjustment will be made by the least squares method. This is powerful tool for the analysis of models, but in some cases, it contains errors. So, it is important being able to exclude those bad adjustments. As an additional and final note, it is important to point that the tool developed is applicable in any diesel generator, just by making small changes in the programme. The IT software used for this parameter identification is MATLAB R2016b, which uses a model developed in Simulink.