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Modelación y Simulación de Sistemas Eléctricos de Potencia
Aspectos Cognitivos La ingeniería eléctrica comprende un espectro amplio de saberes, pero que pueden ser agrupadas en cuatro grandes áreas del conocimiento: Sistemas de conversión y energía, alta tensión y materiales, electrónica de potencia, sistemas de potencia. Donde cada una de ellas posee sub-áreas de interés.
Desde el punto de vista de operación del sistema de potencia se pueden considerar dos condiciones: una asociada al desempeño normal y otra al desempeño en condiciones consideradas fuera de los estándares de operación: condición anormal. Una clasificación sencilla de las anormalidades de acuerdo a su severidad con que afectan al sistema de potencia es: perturbaciones, fallas. Las primeras son condiciones que permiten continuar la operación de un sistema pero que pueden ocasionar el daño de ciertos equipos si su duración es prolongada. Mientras que la falla es una condición que impide la operación de uno o más equipos de un sistema y que requiere de la rápida intervención de los sistemas de protección para evitar el daño de los equipos.
Ahora bien, las condiciones normales o
anormales dentro del sistema de potencia, en régimen estacionario o
transitorio ameritan que se efectúen estudios, para evaluar el efecto
del fenómeno asociado. Los estudios más comunes efectuados a los
sistemas de potencia son: Reseña Historia de la LíneaHoy en día, la computadora digital es una indispensable herramienta en la planificación, operación y control de los sistemas eléctricos de potencia. El Grupo de Investigaciones Avanzadas en Energía Eléctrica -giaElEC- ha detectado desde hace algunos años la necesidad de disminuir la dependencia tecnológica-comercial en esa área, y ha destinado sus esfuerzos al desarrollo de una herramienta computacional para emprender los estudios inherentes a la planificación y operación de sistemas eléctricos de potencia. giaElEC- conciente de su responsabilidad en aras del desarrollo tecnológico y autónomo, ha emprendido una serie de proyectos destinados a lograr una independencia tecnológica en el área de análisis de sistemas eléctricos de potencia. En tal sentido desde el año 2001, se han orientado algunos proyectos de investigación y Trabajos Especiales de Grado (TEG) de los estudiantes de ingeniería eléctrica a este fin. En año 2001, se efectuó el trabajo especial de grado (TEG) “ Diseño e implementación de un programa para el análisis de sistemas de potencia ”, y como producto se logra una herramienta digital de simulación de sistemas eléctricos de potencia con capacidad para simular grandes sistemas eléctrica son la rapidez y confiabilidad en los cálculos, facilidad de empleo y alta calidad gráfica, lo que hace a la herramienta altamente visual y amigable al usuario. El ASP, constituye el proyecto pionero de lo que comenzó a ser una línea de investigación “informal” dentro del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la UNEFA-Maracay, Venezuela y quien dio los pasos primarios para la conformación final del giaELEC
Esta primera etapa del proyecto logra una herramienta para el análisis de sistemas de potencia y en particular acometer los estudios de flujo de potencia clásico (por los métodos de Newton-Raphson, Gaus-Seidel, y desacoplado rápido) y cortocircuito (trifásico, bifásico, bifásico a tierra, u monofásico) bajo la norma IEC 90609, y además la simulación de ruptura de líneas. El software de simulación de sistemas de potencia, se le denomino “Analizador de Sistemas de Potencia” ASP , diseñado para operar como un solo programa, en computadores personales (PC) en forma monousuario, con sistema operativo Microsoft ® Windows ® con una poderosa y poderosa interfaz gráfica, altamente amigable al usuario.
Con la idea de continuar aumentando las potencialidades del ASP, en 2002, se propuso el TEG titulado “Diseño e Implementación del Módulo de Estabilidad Transitoria Multi-máquina”. Con éste TEG se el incorpora al ASP un modelos para acometer estudios de estabilidad, y en particular el análisis de estabilidad de ángulo rotórico en sistemas multi-máquina, con recursos suficientes para simular las perturbaciones por cortocircuito en sistemas de transmisión, con despejes selectivos de la falla; de igual modo se incorporó, el modelo clásico de la máquina sincrónico junto a modelos mas complejos (modelo de dos ejes), además de incluir lo modelos para equipos de control asociados al sistema de generación: excitatriz y gobernadores. Estos modelos son tomados de estándares internacionales, y aunque todos sus parámetros son configurables por el usuario, se incorporó, valores característicos que pueden ser empleados. Para resolver las ecuaciones diferenciales asociadas a la dinámica se implementó una rutina para emplear el método numérico de Runge-Kutta de cuarto orden. Además se le agregaron capacidades gráficas muy versátiles y amigables al ASP, que incluyen una total capacidad de configuración de las gráficas y un alto poder para el trazado en tres dimensiones.
En el año 2003, se continua el desarrollo del programa ASP con el TEG titulado “ Diseño de un módulo de cálculo de cortocircuito bajo la norma ANSI, para el software ASP ”. En este TEG, se incorpora el cálculo de corrientes de cortocircuito bajo otra norma (ANSI), lo cual le agrega prestaciones superiores al estudio de fallas, al tiempo que incorpora una característica vista solo en los programas comercialmente disponibles.
De igual modo, este TEG marca un hito importante en el desarrollo del proyecto ASP, al expandir las funciones de cálculo de la herramienta con la incorporación de dos módulos que pueden operar con ASP o en forma aislados: Modulo de Cálculo de Constantes de Líneas (MCCL) y Modulo de Cálculo de Constantes de Cables (MCCC).
El MCCL y el MCCC son herramientas que están creadas para trabajar en un computador personal con mínimos requerimientos en forma monousuario bajo ambiente Microsoft™ Windows™ y para proveer una excelente interfaz grafica al usuario altamente amigable, al tiempo de proveer resultados confiables, a una muy alta velocidad.
El MCCL y el MCCC son unas herramientas sumamente potentes que combina la interfaz altamente grafica, posibilidad de una base de datos en Microsoft™ Acces™, y unos robustos métodos de calculo matriciales, que consideran todas las variables asociados a los sistemas de transmisión de energía eléctrica aéreos y subterráneos reales.
Créditos Líder del Proyecto: Prof. Francisco M. González-Longatt Responsable del Proyecto: Prof. Frednides Guillen Miembros del Proyecto:
Versión de Demostración Dentro de poco tiempo en la sección de descargas de http://www.giaelec.org, se estará colocando una versión estudiantil y para evaluación del programa ASP y sus Módulos. Para mayor información por favor escribir a fglongatt@ieee.org.
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Estudios de Flujo de Potencia. 
