Estimación de estado bajo condiciones de distorsión armónica en redes eléctricas con fuentes eólicas de generación

Abstract

This thesis details a method of harmonic state estimation in the domain (TDHSE), based on the Kalman filter to estimate nonsinusoidal voltages and currents in electrical networks with wind generation sources. State space modeling of conventional components of the electrical power system and the modeling of the measurement of electrical variables is reported. The mathematical model in state space of the wind system of generation in dq0 coordinates is detailed, which consists of a type-4 wind turbine with wind speed variation effects and a permanent magnets synchronous generator connected to a full-scale back-to-back converter. In addition, the model for the integration of the wind source of generation to the power system is developed and the method of identification of sources of harmonic distortion is described. The methodology of the TDHSE estimates the internal voltages of generators, currents from the sources of harmonic distortion and output currents from the wind sources of generation as unknown errors, so the state estimator does not know the dynamic of these variables. The results obtained in the analyzed case studies with the TDHSE methodology are validated against the response obtained with the Matlab/Simulinkr simulator®.

Esta tesis describe una metodología de estimación de estado armónico en el dominio del tiempo (TDHSE), basada en el filtro de Kalman, para estimar voltajes y corrientes no senoidales en redes eléctricas con fuentes de generación eólica. Se presenta el modelado en espacio de estado de componentes convencionales del sistema eléctrico de potencia y el modelado de la medición de variables eléctricas. Se detalla el modelo matemático en espacio de estado del sistema eólico de generación en coordenadas dq0, el cual consiste de una turbina de viento tipo-4 con variaciones de la velocidad del viento y generador síncrono de imanes permanentes conectado a un convertidor back-to-back de escala completa. Además, se desarrolla el modelo para la integración de la fuente eólica de generación al sistema eléctrico de potencia y se describe la metodología de identificación de fuentes de distorsión armónica. La metodología del TDHSE estima los voltajes internos de los generadores, corrientes de las fuentes de distorsión armónica y corrientes de salida de las fuentes eólicas de generación como errores desconocidos, de modo que, el estimador de estado desconoce la dinámica de dichas variables. Los resultados de los casos de estudio analizados con la metodología TDHSE se validan con la respuesta obtenida con el simulador Matlab/Simulinkr®.