Sistema de compensación de Var(SVC), GENERALIDADES Y FUNCIONAMIENTO

El SVC es un dispositivo que deriva de la familia de los FACTS en el cual el corazón de estos sistemas radica en el uso de la electrónica de potencia para administrar el flujo de energía y aumentar la estabilidad transitoria dentro de las redes de los sistemas eléctricos.

1. Sistema de compensación de Var (SVC) Integrantes : Alay Cañarte Anthony Jair Mieles Barcia Ronald Rodriguez Palacios Erick Velasquez Huertas Erick

2. SVC El SVC es un dispositivo que deriva de la familia de los FACTS en el cual el corazón de estos sistemas radica en el uso de la electrónica de potencia para administrar el flujo de energía y aumentar la estabilidad transitoria dentro de las redes de los sistemas eléctricos.

3. UBICACIÓN DE INSTALACIÓN DE UN SVC

4. PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE UN SVC Reactor controlado por tiristor (TCR) Un reactor estacionario con una válvula de tiristor bidireccional en serie. Al ajustar el ángulo de disparo del tiristor de 90° a 180°, la amplitud de la corriente TCR puede variar constantemente. Capacitor conmutado por tiristor (TSC) Un condensador conectado en serie con una válvula de tiristor bidireccional y un reactor de amortiguación que se utiliza para encender y apagar el banco de condensadores. El TSC puede trabajar en conjunto con el TCR, lo que resulta en una suma lineal de la potencia reactiva del TSC y el TCR.

5. MODELAMIENTO DE UN SVC DENTRO DE LOS ESTUDIOS DE SISTEMAS DE POTENCIA -Estudios de flujo de carga. -Estudios de pequeñas y grandes perturbación. -Estudios armónicos. -Estudios transitorios electromagnéticos. -Estudios de fallas. Estos estudios requieren modelos de sistemas de potencia y métodos de estudios apropiados que cubran los problemas particulares que debe resolver la aplicación de SVC. Se requiere los siguientes estudios desde la etapa inicial de planificación hasta la operación.

6. Modelo para el análisis de flujo de carga. - Determinar la ubicación y calificación preliminar del SVC. - Brindar información sobre los efectos del SVC en los voltajes y flujos de potencia del sistema. - Proporcionar la condición inicial para el análisis de transitorios del sistema. - Y los límites operativos también dentro o fuera del rango de control. Los estudios de flujo de potencia relacionados con las aplicaciones de SVC son:

7. SVC operando dentro del rango de control. El rango de control del SVC se define como: En este rango, SVC se representa como un nodo PV (nodo generador) en un bus auxiliar con P=0, V = Vref . Se suma una reactancia equivalente a la pendiente de las características V-I entre el nodo auxiliar y el nodo de acoplamiento al sistema. El nodo en el punto de acoplamiento común es un nodo PQ con P=0, Q=0, como se muestra en la Fig   Figura 3: Modelo SVC para operación. a) dentro del rango de control, b) fuera del rango de control.

8. FUNCIÓN DE TRANSFERENCIA DE CONTROL SVC MODELADA POR MATLAB El modelado SVC consta de los siguientes elementos: - El circuito de medida (y filtrado) de tensión y corriente. - Un regulador que incluye posibles señales adicionales alimentadas al punto de referencia. Se utilizan señales de control adicionales para mejorar la amortiguación del sistema. - Una unidad de distribución. - Un modelo del módulo de control de susceptancia de Tiristores. - Un modelo de la interfaz con el sistema de potencia.

9. Módulo de medición. En el modelo SVC, las características del circuito de medición y filtro se pueden aproximar mediante la función de transferencia como se indica a continuación: La constante de tiempo del circuito de medición es 0.001-0.005s. Modelo de control de susceptancia de tiristores Td es el retardo de activación o (tiempo muerto) que se ignora porque es muy pequeño (≈ 1/12 del ciclo de la fundamental) y Tb es el efecto del control de la secuencia de activación del tiristor.

10. La susceptancia del compensador, BSVC viene dada por:   La función de un módulo de distribución es determinar el número de unidades TSC y el nivel de absorción de potencia reactiva TCR (o una combinación de ambos) en función de la potencia reactiva requerida. Para SVC con salida continua, no es necesario modelar este módulo. La Fig. 7 muestra un modelo de distribución para TSR-TSC SVC. Módulo de unidad de distribución Figura 7: Modelo de unidad de distribución para TSR-TSC-TSC tipo SVC

11. Control de tensión mediante SVC Fig. 3. Configuración para el control de la tensión mediante un SV C          

12. Ejemplo: ejemplo de simulación de la aplicación de un SVC para el control de la tensión, cuando se conectan y desconectan las cargas mostradas en Ilustración de la siguiente manera: t = 0 s La Carga 1 está conectada y la Carga 0 está desconectada t = 2.0 s Se conecta la Carga 0 t = 2.5 s Se desconecta la Carga 0 t = 2.6 s Se desconecta la Carga 1 t = 3.5 s Se conecta la Carga 1 Para el control se utiliza un PID cuya salida es directamente el valor de la susceptancia del SVC. Fig. 4. Circuito ejemplo de control de tensión con un SVC Fig. 5. Tensión en las cargas

13. Corrección del factor de potencia mediante SVC

14. Estabilidad dinámica Para asegurar la estabilidad del ángulo del estado estacionario del rotor, el ángulo a través del sistema de transmisión debe mantenerse normalmente por debajo de 45° [5] . Un SVC presenta una característica tensión-corriente de estado estacionario y dinámico tal como se muestra en la figura: Fig. 6. Característica V-I del compensador estático de potencia reactiva (SVC). El rango de control activo de la figura claramente define el rango de operación del SVC, mostrando la característica desfavorable de pérdida reactiva soporta con disminución del voltaje de terminal en el rango capacitivo. El SVC tiene una variación transitoria aumentada sólo en la región inductiva. Un controlador SVC puede solamente controlar uno de los tres parámetros: voltaje, ángulo de fase o impedancia, el cual determina el flujo de potencia en sistemas de potencia alterna.

15. Compensación serie Cuando aumenta la carga del sistema, también aumenta la potencia reactiva generada por el condensador en serie. Efectos de la compensación serie

16. Regulación de la tensión en régimen permanente y prevención de la caída de tensión. Fig. 7. Perfil de tensión para un sistema sencillo de transmisión Un condensador en serie es capaz de compensar la caída de tensión en una línea de transmisión causada por la inductancia en serie. La Fig. 7 muestra que el límite de estabilidad de la tensión aumenta desde P1 al nivel superior P2 [5] .

17. Mejora de la estabilidad del ángulo del rotor en régimen transitorio. Fig. 8. Mejora del régimen de estabilidad en régimen transitorio por medio de un condensador en serie. En el sistema de un solo alternador y una barra de distribución infinita representado en la Fig. 8, se aplica el criterio de igualdad de áreas para mostrar cómo un condensador en serie mejora eficazmente la estabilidad en régimen transitorio. En condiciones de régimen permanente Pe = Pm y el ángulo del alternador es δ0. En la figura puede verse que el margen de estabilidad aumenta notablemente si se instala un condensador en serie, que hace que la curva P– δ se desplace hacia arriba [5] .

18. Simulación en Matlab simulink El ejemplo descrito en esta sección ilustra la aplicación de  Simscape ™ Software de sistemas de potencia eléctricos™ especializados para estudiar el estado estacionario y rendimiento dinámico de un compensador VAR estático (SVC) en un sistema de transmisión. El SVC es un dispositivo de derivación de la familia Flexible AC Transmission Systems (FACTS) que utiliza energía electrónica. Regula el voltaje generando o absorbiendo potencia reactiva.

19. Ejemplo en matlab

20. Controlador SVC (Bloques internos)

21. Forma de onda mostrando un SVC dinámico

22. Inicio de simulación power_svc_1tcr3tsc