Control preventivo de estabilidad transitoria y depresiones de voltaje en sistemas eléctricos

Abstract

In practice, a power system´s equilibrium point is considered transiently secure if it can withstand a specified contingency by maintaining the transient evolution of rotor angles and voltage magnitudes within set bounds. This thesis proposes at a first instance a novel sequential approach for obtaining transiently stable equilibrium points through the preventive control of transient stability and transient voltage drop problems caused by a severe disturbance. The approach conducts a sequence of non-heuristics optimal re-dispatch of generators’ active power to steer the system toward a transiently secure operating point by sequentially solving the transient stability and the transient stability-constrained optimal power flow (TSC-OPF) problems. In this control approach, two sequential projection stages formulate the method, with the first ensuring the rotor angle stability and the second removing transient drops in voltage magnitudes. In both projection stages, the projection operator corresponds to the TSC-OPF, with its formulation directly derived by adding only two active power redispatch constraints to the conventional OPF problem. Then, the proposed TSC-OPF approach is applied to solve the multi-contingency problem and to maximize the power transfer through the electric power links of interconnected systems. Within this context, to address the multi-contingency problem two methods based on the projections of a point onto the intersection of sets theory are proposed. On the other hand, to calculate the maximum allowable power transfer through the electric power link, the TSC-OPF problem is formulated by a multi-objective optimization problem and solved by using the Physical Programming method.

En la práctica, el punto de equilibrio de un sistema de potencia se considera transitoriamente seguro si puede soportar una contingencia específica manteniendo la evolución transitoria de ángulos de rotores y de magnitudes de voltaje nodal dentro de límites establecidos. Esta tesis propone en primera instancia un método secuencial novedoso para obtener puntos de equilibrio transitoriamente estables a través del control preventivo de los problemas de estabilidad transitoria y depresiones de voltaje transitorias causadas por una contingencia severa. El método realiza una secuencia no heurística de redespacho óptimo de la potencia activa de los generadores para llevar al sistema a un punto de operación transitoriamente seguro a través de resolver secuencialmente los problemas de estabilidad transitoria y el problema de flujos óptimos de potencia con restricciones de estabilidad transitoria (FOPRET). En esta estrategia de control, el método se formula en dos etapas de proyección secuenciales; la primera garantiza la estabilidad de ángulos de rotores y la segunda elimina las depresiones transitorias de los voltajes nodales. En ambas etapas de proyección, el operador de proyección corresponde al modelo FOPRET, cuya formulación se obtiene directamente al añadir únicamente dos restricciones de redespacho de potencia activa en el problema convencional de flujos óptimos de potencia (FOP). Posteriormente, el método FOPRET propuesto se extiende para resolver el problema de múltiples contingencias y para maximizar la potencia transmitida a través de enlaces de transmisión de sistemas interconectados. En este sentido, para abordar la solución del problema de múltiples contingencias se proponen dos métodos basados en la teoría de proyección de un punto en la intersección de conjuntos de soluciones transitoriamente seguras. Por otro lado, para calcular la máxima transferencia de potencia permitida a través de enlaces de transmisión, el problema FOPRET se formula como un problema de optimización multiobjetivo y se resuelve a través del método de Programación Física (PF).