Ajuste Coordinado del PSS2B Utilizando el Método de Optimización de Enjambre de Partículas

Abstract

La estabilidad de los sistemas eléctricos de potencia (SEPs) es crucial para la operación segura y confiable de la red eléctrica. Oscilaciones de potencia, causadas por diversas condiciones operativas y perturbaciones, representan un desafío significativo. Sin una gestión adecuada, estas oscilaciones pueden provocar la desconexión de generadores y, en el peor de los casos, la pérdida de estabilidad y daños en los equipos. El Estabilizador de Sistemas de Potencia (PSS, por sus siglas en inglés de Power System Stabilizer) es un controlador esencial que proporciona torque de amortiguamiento y sincronización, permitiendo la transición de condiciones operativas inestables a situaciones más estables, mitigando las oscilaciones tanto pequeñas como grandes. El objetivo principal de este trabajo es mejorar la estabilidad de los SEPs mediante el ajuste coordinado de los estabilizadores de sistemas de potencia (PSS) y los reguladores automáticos de tensión (RAT). El trabajo se enfoca en modos de oscilación con bajo amortiguamiento, utilizando modelos detallados que representan fielmente el desempeño dinámico del sistema de potencia real. Para lograr el objetivo, se emplea la metodología de optimización de enjambre de partículas (PSO, por sus siglas en inglés de Particle Swarm Optimization). Este método se utiliza para ajustar de manera coordinada los parámetros de los PSS y la ganancia de los RAT, considerando diversas condiciones operativas. El trabajo se basa en el modelo PSS2B y un modelo del RAT de primer orden, con modelos de SEP de prueba, primeramente un sistema de un generador sincrónico con barra infinita y un modelo de 14 Barras de la IEEE, posteriormente para una validación mas realista se utiliza el modelo de RAT (Actual) de Itaipu y posteriormente se utiliza un modelo reducido del tipo ST4B( IEEE- 421.5) asociado al PSS2B, que será utilizado por la Itaipu en la Actualización tecnológica. Además, se implementa una mejora en el modelado del PSS2B, específicamente en la estimación de la variación de la velocidad angular a partir de valores de tensión y corriente de generadores síncronos, en lugar de utilizar la velocidad angular derivada de la potencia de oscilación. El proyecto demuestra que el ajuste coordinado de los PSS y los RAT, mediante PSO, mejora significativamente la estabilidad electromecánica de los SEPs. Los resultados obtenidos a partir de modelos académicos de SEPs y un modelo equivalente de la interconexión de ITAIPU 50 Hz con el Sistema Argentino de Interconexión (SADI) muestran una mejora global notable en el amortiguamiento de las oscilaciones interárea e intraplanta. La implementación de este ajuste coordinado permite un mejor desempeño del sistema ante diversas perturbaciones operativas, contribuyendo a una operación más estable y segura del sistema eléctrico de potencia.