Estudio de estabilidad de voltaje mediante análisis modal aplicado al sistema eléctrico nacional en sus niveles de tensión de 765 y 400 kV

Abstract

La estabilidad de voltaje es un tema fundamental en el estudio y análisis de cualquier sistema de potencia. Está asociada a la incapacidad suministrar la potencia reactiva necesaria para mantener los perfiles de tensión adecuados. En su estudio se pueden emplear métodos estáticos como el análisis modal, método que analiza la viabilidad del punto de equilibrio representado por una condición de operación específica. Es una técnica basada en la reducción de la matriz Jacobiana, el fin es hallar los autovectores y autovalores. La ventaja del método es que proporciona información valiosa con respecto a la estabilidad de voltaje, desde una amplia perspectiva del sistema e identifica claramente las áreas con problemas potenciales en nodos y ramas del sistema. A nivel mundial se han presentado casos de colapsos debido a la inestabilidad de voltaje, ocasionando apagones a gran escala como los reportados en Escandinavia (2003), el noreste de Estados Unidos (2003), Atenas (2004) y Brasil (2009) entre otros. Para el caso del Sistema Eléctrico Nacional se determinó la máxima transferencia de potencia en los niveles de tensión de 765 y 400 kV, con el uso del programa Neplan, versión 5.5.5 haciendo variaciones leves en la carga hasta llevar al sistema a un punto próximo a la inestabilidad. Por otra parte, la violación de los límites de transmisión por estabilidad de voltaje podría ocasionar eventos con pérdidas de grandes bloques de carga.

Voltage stability is a fundamental issue in the study and analysis of any power system. It is associated with the inability of a Power Electrical System (PES) to supply the reactive power necessary to maintain adequate voltage profiles. Static methods such as modal analysis, a method that analyzes the feasibility of the equilibrium point represented by a specific operating condition, can be used in its study. It is a technique based on the reduction of the Jacobian matrix, the purpose is to find the eigenvectors and eigenvalues. The advantage of the method is that it provides valuable information regarding voltage stability from a broad system perspective and identifies potential problem areas at nodes and branches of the system. There have been cases of collapse due to voltage instability in different parts of the world, causing large-scale blackouts such as those reported in Scandinavia (2003), the northeastern United States (2003), Athens (2004) and Brazil (2009) among others. For the case of the National Electric System, the maximum power transfer was determined at the 765 and 400 kV voltage levels, using the Neplan program, version 5.5.5, with slight variations in the load until the system reached a point close to instability. On the other hand, violation of the transmission limits due to voltage stability could cause events with losses of large blocks of load.