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Fricción Virtual: Nueva herramienta para amortiguar oscilaciones en sistemas de potencia

En los sistemas eléctricos suele haber oscilaciones de baja frecuencia debido a las interacciones entre los generadores. Estas vienen definidas por la inercia de los ejes, el amortiguamiento electromecánico y los controladores de generadores. Además, la topología de la red juega un papel importante en la aparición de este fenómeno. Estas oscilaciones pueden dar lugar a cortes intempestivos y desestabilizar la red eléctrica en grandes áreas o países. Actualmente, las tecnologías de los enlaces de corriente continua en alta tensión (HVDC) pueden amortiguar estas oscilaciones mediante el uso de estrategias de control avanzadas. En este sentido, se espera que el número de enlaces HVDC en las redes europeas crezca en los próximos años. Esto dará lugar a la formación de zonas extensas e hibridas donde convivirán la corriente continua y la corriente alterna, lo que mejorará la operabilidad del sistema y su resiliencia. Sin embargo, hay dos retos importantes que abordar para asegurar la correcta operación de estas redes avanzadas. El primero es la disponibilidad de medidas remotas para monitorizar la operación de las redes. El segundo es el uso de parámetros de control adecuados para amortiguar las oscilaciones de potencia, de manera coordinada. 

La Unidad de Sistemas Eléctricos de IMDEA Energía,  en colaboración con SINTEF, Noruega, ha propuesto una solución de control alternativa para enlaces HVDC basada en un método novedoso llamado fricción virtual* (Virtual Friction Method, VFM). El enlace HVDC con VFM introduce un efecto equivalente a una fricción electromecánica entre las redes que se interconectan. Este acoplamiento virtual mejora el amortiguamiento de todo el sistema de potencia sin necesidad de comunicaciones y, además, simplifica el ajuste de los parámetros de control. Por tanto, el método VFM ayuda a atenuar las oscilaciones de baja frecuencia en ambos terminales del enlace HVDC. 

El control VFM no requiere el uso de comunicaciones críticas en tiempo real entre los terminales del enlace HVDC. Por tanto, para garantizar su correcta operación basta con utilizar medidas locales de frecuencia, potencia y tensión del enlace en cada extremo que se interconecta. La implementación del control VFM en las estaciones convertidoras del enlace es sencilla y no requiere ninguna modificación de los equipos.

(*) Rodriguez-Cabero, A., Roldan-Perez, J., Prodanovic, M., Suul, J.A., D'Arco, S. “Coupling of AC Grids via VSC-HVDC Interconnections for Oscillation Damping Based on Differential and Common Power Control”, (2020) IEEE Transactions on Power Electronics, 35 (6), art. no. 8894842, pp. 6548-6558. https://doi.org/10.1109/TPEL.2019.2952656 

Más información: Milan Prodanovic, Jefe de la Unidad de Sistemas Eléctricos milan.prodanovic@imdea.org

a) Dos áreas eléctricas, con sus inercias y coeficientes de amortiguamiento, conectadas usando VFM, b) representación mecánica equivalente, mostrando el acoplamiento proporcionado por fricción virtual (Bω)

 Variación de la frecuencia ante cambios bruscos de carga en una de las redes. Se puede apreciar el efecto de la fricción virtual, que amortigua las oscilaciones en el área G1 extrayendo potencia del área G2.

Fecha: 
Jueves, Mayo 7, 2020