Diseño de un predictor parabólico para el cálculo de máxima capacidad de transferencia entre sistemas interconectados

Abstract

Actualmente las interconexiones entre diferentes sistemas eléctricos están ganando importancia. Estas interconexiones tienen múltiples ventajas, entre las que se pueden destacar el aumento de seguridad del sistema, el mayor aprovechamiento de las fuentes de energía renovables y el aumento de la eficacia de los mercados eléctricos. En este contexto, el concepto de máxima capacidad de transferencia de energía gana importancia. La máxima capacidad de transferencia es también conocida como TTC por sus siglas en inglés (Total Transfer Capability). El TTC se define como la cantidad de energía eléctrica que puede ser transportada entre áreas interconectadas de forma que se garantice la operación del sistema en condiciones de seguridad. Las técnicas de continuación son el método más extendido para el cálculo del TTC. Estas se utilizan para calcular las trayectorias de diferentes curvas hallando un número de puntos de estas. Constan de dos pasos, el predictor y el corrector. Con el predictor se obtiene una aproximación, que no llega a ser solución del sistema. Con el corrector se obtiene una solución del sistema de ecuaciones, partiendo del punto que se ha obtenido gracias al predictor. Este Trabajo de Fin de Grado se va a centrar en el predictor. Actualmente lo más común es utilizar predictores lineales, los cuales aproximan muy bien las curvas de potencia aparente cuando estas tienen una forma casi lineal. Sin embargo, cuando las trayectorias presentan elevada curvatura este procedimiento pierde eficacia. Esto ocurre cuando la potencia activa o reactiva cambian de signo. El propósito de emplear predictores parabólicos en vez de lineales es obtener mejores estimaciones. Los desarrollos llevados a cabo en el presente Trabajo Fin de Grado se aplican sobre diversos escenarios para probar su eficiencia. Se va a utilizar la red estándar IEEE de 39 nudos y se van a estudiar cuatro casos diferentes.

Nowadays the interconnections between different electrical systems are gaining importance. These interconnections have multiple advantages, among which we can highlight the increased security of the system, the greater use of renewable energy sources and the increased efficiency of electricity markets. In this context, the concept of Total Transfer Capability (TTC) gains importance. The TTC is defined as the amount of electrical energy that can be transported between interconnected areas so that the operation of the system is guaranteed in safe conditions. Continuation techniques are the most widely used method for calculating the TTC. These are used to calculate the paths of different curves by finding several points that belong to them. These techniques consist of two steps, the predictor and the corrector. With the predictor an approximation is obtained, which is not a solution of the system. With the corrector a solution of the system of equations is obtained, starting from the point that had been calculated by the predictor. This Senior Design Project will focus on the predictor step. Currently the most common predictor is the linear one, which approximates the apparent power curves very well when their behavior is almost linear. However, when the trajectories present high curvature, this procedure is not the most effective one. This occurs when active or reactive power changes sign. The purpose of using parabolic rather than linear predictors is to obtain better estimates. The developments carried out in this Senior Design Project are applied to various scenarios to test their efficiency. The IEEE standard network of 39 buses will be used and four different cases will be studied.