Metodología para la evaluación de fenómenos adversos de calidad de la energía en sistemas eléctricos con fuentes fotovoltaicas

Abstract

This thesis refers to the development and implementation of a generalized methodology based on the companion-circuit analysis (CCA) or also known as Norton equivalent model that uses different numerical integration rules. This approach in simulators of the EMTP-type is used for studies of electro-magnetic transients. However, this thesis is proposed for studies and analysis of the periodic steady-state solution, as well as for the assessment of power quality adverse phenomena of electric systems. One of the advantages of the proposed methodology is its application in large-scale electric systems, where different linear, non-linear, and time-variant electric components will be modeled. The Methodology is used for the global solution of the proposed electric systems and improved once different advanced numerical techniques are incorporated, such as those of fast approach to the periodic steady-state and those of handling highly sparse matrices. In principle, the solution of small and medium-scale electric systems, with linear and non-linear components is considered, extending to the analysis of large-scale electric systems. The research is oriented towards the incorporation of renewable energy sources; mainly PV sources. The obtained periodic steady-state is analyzed and processed, in such a way that the harmonic content of the waveforms, voltage and current in different regions of the electric systems can be adequately predicted, as well as the efficient, fast and accurate assessment of diverse power quality adverse phenomena, such as voltage sags&swell, transients, among others. The results must be compared with those established by current standards for verification and compliance.

Esta tesis se refiere al desarrollo e implementación de una metodología generalizada basada en el análisis de circuito acompañante (CCA, por sus siglas en inglés) o también conocido como modelo equivalente de Norton que se obtiene a partir de reglas de integración numérica. Este enfoque en simuladores del tipo EMTP es usado para estudios de transitorios electromagnéticos. Sin embargo, en esta tesis se propone para estudios y análisis de la solución de estado estacionario periódico, así como de la evaluación de fenómenos adversos de calidad de la energía de sistemas eléctricos. Una de las ventajas de la metodología propuesta es la aplicación en sistemas eléctricos de gran escala, en donde se modelarán distintos componentes eléctricos lineales, no lineales y variantes en el tiempo. La Metodología es utilizada para la solución global de los sistemas eléctricos propuestos y mejorada una vez que se incorporan distintas técnicas numéricas avanzadas, como las de acercamiento rápido al estado estacionario periódico y las del manejo de matrices altamente dispersas. En principio, se considera la solución de sistemas eléctricos de pequeña y mediana escala, con componentes lineales y no lineales, extendiéndose al análisis de sistemas eléctricos de gran escala. La investigación se orienta hacia la incorporación de fuentes renovables de energía; principalmente fuentes fotovoltaicas. El estado estacionario periódico obtenido es analizado y procesado, de tal manera que se pueda predecir adecuadamente el contenido armónico de las formas de onda, de voltaje y corriente en distintas regiones de los sistemas eléctricos, así como de la evaluación eficiente, rápida y precisa de distintos fenómenos adversos de calidad de la energía, tales como depresiones y aumentos de voltaje, transitorios, entre otros. Los resultados deben compararse con los establecidos por normas vigentes para su verificación y cumplimiento.