Читать книгу Compensación de potencia reactiva en sistemas de distribución - Oscar Danilo Montoya Giraldo, Alejandro Garcés Ruiz, Alejandro Garcés - Страница 12

Las microrredes son porciones de un sistema de distribución que pueden operar independientemente debido a los recursos locales de generación como se muestra en la figura 1.1. Este concepto es mucho más amplio al de la generación distribuida ya que permite el control de frecuencia y tensión cuando se tiene operación en isla.

Figura 1.1: Diagrama esquemático de una microrred

La generación distribuida ha estado presente en los sistemas de distribución modernos debido a la cogeneración en alimentadores primarios con cargas industriales. Las energías alternativas permiten la integración de recursos de generación, tanto en usuarios industriales como en usuarios residenciales. Sin embargo, la generación distribuida convencional no está en capacidad de operar en isla cuando se presenta un fallo en el sistema principal, esto debido a su limitada capacidad de control de frecuencia y reactivos. En un sistema de distribución convencional con presencia de generación distribuida, la función de control de frecuencia es realizada por los grandes generadores a nivel de transmisión. Los generadores distribuidos a lo largo de los alimentadores primarios se sincronizan a dicha frecuencia, pero no ejercen ningún tipo de servicio auxiliar. De igual forma, la potencia reactiva es controlada manualmente, por lo cual el control de tensión es indirecto.

Los elementos conectados a una microrred suelen estar integrados mediante convertidores de potencia, como es el caso de la carga 2 en la figura 1.1. Estos elementos permiten un control directo de la potencia reactiva y de la frecuencia del sistema, así como realizar acciones de compensación. La potencia demandada P_D puede ser, por tanto, controlable haciendo despachable la demanda del alimentador primario, esto implica un cambio significativo en la manera de operar los sistemas de distribución. De igual manera, los elementos conectados en la microrred pueden operar conjuntamente para prestar servicios auxiliares al sistema de potencia. Los generadores locales podrían suministrar energía a parte del alimentador primario en caso de una falla aguas arriba del mismo.

El principal reto de las microrredes es el control de frecuencia y tensión cuando ésta se encuentra operando en modo isla. Diferentes esquemas de control han sido propuestos para enfrentar esta situación, la mayoría deéstos requieren el uso de comunicación en tiempo real, por lo que se incrementan considerablemente los costos de inversión. Otros enfoques utilizan metodologías de control primario-secundario tal y como en los sistemas de potencia convencionales.

Las energías alternativas tales como la generación eólica y solar, implican una serie de retos adicionales en la operación de sistemas de distribución. Las fuentes renovables de pequeña escala pueden tener alta variabilidad, creando incertidumbre no sólo en la demanda sino en la generación misma. De igual manera, los sistemas de generación eólica y solar requieren usualmente el uso de convertidores de potencia, los cuales generan distorsión armónica de corriente, especialmente en aquellos casos en donde se utilizan convertidores con compensación de línea.

En el caso ideal, las fuentes de energía alternativa están integradas a la red mediante convertidores de conmutación forzada, desde luego, el contenido armónico de estos elementos es menor o puede ser fácilmente eliminado mediante filtros pasobaja debido a la alta frecuencia de conmutación. El uso de este tipo de convertidores facilita la operación del sistema de distribución, pero no necesariamente beneficia la calidad de la forma de onda. Además de su capacidad de controlar la fuente primaria de energía, el convertidor de potencia puede compensar la potencia reactiva de la red si se utiliza un control adecuado. Usualmente, los convertidores son operados a factor de potencia unitario debido a que la regulación no les exige mayor compromiso con el control de reactivos de la red.