En los sistemas de energía eléctrica , se utiliza un bus de holgura (o bus de oscilación ), definido como un bus Vδ, para equilibrar la potencia activa | P | y potencia reactiva | Q | en un sistema mientras se realizan estudios de flujo de carga . El bus de holgura se utiliza para proporcionar pérdidas del sistema al emitir o absorber energía activa y / o reactiva hacia y desde el sistema.
Estudios de flujo de carga
Para los ingenieros de sistemas de energía, un estudio de flujo de carga explica las condiciones del sistema de energía en varios intervalos durante la operación. Tiene como objetivo minimizar la diferencia entre las cantidades calculadas y reales. Aquí, el bus de holgura puede contribuir a la minimización al tener una entrada de potencia reactiva y real sin restricciones.
El uso de un bus de holgura tiene una desventaja inherente cuando se trata de variables de entrada inciertas: el bus de holgura debe absorber todas las incertidumbres que surgen del sistema y, por lo tanto, debe tener las distribuciones de potencia nodal más amplias posibles. Incluso cantidades moderadas de incertidumbre en un sistema grande pueden permitir que las distribuciones resultantes contengan valores más allá de los márgenes del bus de holgura.
Un enfoque de flujo de carga capaz de incorporar directamente incertidumbres en los procesos de solución puede resultar muy útil. Los resultados de tales análisis dan soluciones sobre el rango de las incertidumbres, es decir, soluciones que son conjuntos de valores o regiones en lugar de valores únicos.
Tipos de autobuses
Los autobuses son de 3 tipos y se clasifican en:
- Bus PQ: la potencia real | P | y potencia reactiva | Q | se especifican. También se conoce como Load Bus . Generalmente, en un bus PQ, se supondrá que la potencia real y reactiva generada es cero. Sin embargo, la potencia fluirá, por lo tanto, la potencia real y la potencia reactiva serán negativas. El Bus de carga se utilizará para encontrar el voltaje y el ángulo del bus.
- Bus fotovoltaico: la potencia real | P | y la magnitud del voltaje | V | se especifican. También se conoce con el nombre de Generator Bus . La potencia y el voltaje reales se especifican para buses que son generadores. Estos buses tienen una generación de energía constante, controlada a través de un motor primario, y un voltaje de bus constante.
- Bus de holgura: para equilibrar la potencia activa y reactiva en el sistema. También se conoce como el Bus de referencia o el Bus de oscilación . El bus de holgura servirá como referencia angular para todos los demás buses del sistema, que se establece en 0 °. También se supone que la magnitud del voltaje es 1 pu en el bus de holgura.
El bus de holgura proporciona o absorbe potencia activa y reactiva hacia y desde la línea de transmisión para compensar las pérdidas, ya que estas variables se desconocen hasta que se establece la solución final. El bus de holgura es el único bus para el que se define el ángulo de fase de referencia del sistema . A partir de esto, las diversas diferencias angulares se pueden calcular en las ecuaciones de flujo de potencia. Si no se especifica un bus de holgura, entonces un bus de generador con potencia real máxima | P | actúa como el autobús flojo. Un esquema dado puede involucrar más de un bus flojo.
Formulación de problema de flujo de carga
La formulación más común del problema de flujo de carga especifica todas las variables de entrada (PQ en cargas, PV en generadores) como valores deterministas. Cada conjunto de valores especificados corresponde a un estado del sistema, que depende de un conjunto de condiciones del sistema. Cuando esas condiciones son inciertas, se deben analizar numerosos escenarios.
Un análisis de flujo de carga clásico consiste en calcular la magnitud del voltaje y el ángulo de fase en los buses, así como los flujos de línea activa y reactiva para el terminal especificado (o condiciones de bus). Cuatro variables están asociadas a cada bus:
- voltaje | V |
- ángulo de fase | δ |
- potencia activa o real | P |
- potencia reactiva | Q |
Con base en estos valores, un autobús puede clasificarse en las tres categorías mencionadas anteriormente como:
PAG | Q | V | δ | |
---|---|---|---|---|
Autobús PQ | conocido | conocido | desconocido | desconocido |
Bus fotovoltaico | conocido | desconocido | conocido | desconocido |
Autobús flojo | desconocido | desconocido | conocido | conocido |
Las potencias reales y reactivas (es decir, potencia compleja) no se pueden fijar. El flujo de energía complejo neto en la red no se conoce de antemano y las pérdidas de energía del sistema se desconocen hasta que se complete el estudio. Es necesario tener un bus (es decir, el bus de holgura) en el que no se especifica la potencia compleja para que suministre la diferencia en la carga total del sistema más las pérdidas y la suma de las potencias complejas especificadas en los buses restantes. La potencia compleja asignada a este bus se calcula como parte de la solución. Para que las variaciones en las potencias real y reactiva del bus slack sean un pequeño porcentaje de su capacidad de generación durante el proceso de solución, el bus conectado a la estación generadora más grande normalmente se selecciona como bus slack. El bus flojo es crucial para un problema de flujo de carga, ya que explicará las pérdidas de la línea de transmisión. En un problema de flujo de carga, la conservación de energía da como resultado que la generación total sea igual a la suma de las cargas. Sin embargo, todavía habría una discrepancia en estas cantidades debido a las pérdidas de la línea, que dependen de la corriente de la línea. Sin embargo, para determinar la corriente de línea, se necesitarían ángulos y voltajes de los buses conectados a la línea. Aquí, se requerirá que el bus de holgura tenga en cuenta las pérdidas de línea y sirva como generador, inyectando energía real al sistema.
Soluciones
La solución requiere formulación matemática y solución numérica. Dado que los problemas de flujo de carga generan ecuaciones no lineales que las computadoras no pueden resolver rápidamente, se requieren métodos numéricos . Los siguientes métodos son algoritmos de uso común:
- Método iterativo de Gauss -
- Método de flujo de carga desacoplado rápido
- Método Gauss-Seidel
- Método de Newton-Raphson