1

Control automático de generación. (AGC).Miguel Dávila.

Jefferson Gutamajgutamav@est.ups.edu.ec

Wilson LandyDario Tello

Resumen—texto descriptivo del trabajo.

Index Terms—agc, frecuencia carga.

I. INTRODUCCIÓN.

Con una acción de control primaria en la velocidad, uncambio en la carga del sistema resultaría en una desviación dela frecuencia de estado estacionario, dependiendo de la caídacaracterística del controlador y la sensibilidad de la carga a lafrecuencia.

todas las unidades generadoras con velocidades controladas,contribuirán al cambio global en la generación, independien-temente de la ubicación de la carga.

La restauración de la frecuencia del sistema, al valor no-minal, necesita de acciones de control adicionales que ajustanla carga a un punto de referencia (variando la velocidad delmotor).

Sin embargo las formas básicas de controlar la potenciaprimotora para igualar las variaciones de carga en el sistemade una manera adecuada es a través del control de puntos dereferencia de la carga en unidades generadoras seleccionadas,dado que la carga de un sistema se halla en constante cambio,es necesario cambiar el despacho de los generadores automá-ticamente.

El objetivo primario del control de generación automático(AGC), es regular la frecuencia a un valor nominal especifica-do y mantener el intercambio de potencia entre áreas de controla valores programados, al ajustar la salida de generadoresseleccionados (control carga-frecuencia LFC).

Un objetivo secundario es distribuir la carga requerida entreunidades de generación para minimizar costos operativos.

I-A. AGC en sistemas de potencia aislados.

En un sistema de potencia aislado, mantener el intercambiode potencia no es un problema, la función de AGC, es restaurarla frecuencia a un valor nominal especificado, esto se lograadicionando un reset o un control integral el cual actúa en losajustes de referencia del controlador de unidades con AGC,fig. 1

Figura 1.

El efecto del control integral asegura un error cero defrecuencia en estado estable.

La acción de control adicional es más lenta que la acción decontrol primaria en la velocidad, por lo tanto toma efecto luegodel control primario de velocidad, (el cual actua en todas lasunidades reguladas), estabilizando la frecuencia del sistema,así, AGC, calibra los ajustes de referencia de carga de unidadesseleccionadas, como su despacho de potencia, anulando losefectos de las características de frecuencia compuesta delsistema de potencia, al hacerlo, restaura la generación de todaslas unidades tengan o no ACG, a valores programados.

I-B. AGC en sistemas de potencia interconectados.

Para desarrollar las bases del control adicional de sistemasde potencia interconectados, se debe observar el desempeñodel control primario de velocidad, considerando el sistemamostrado en la figura 2.

Figura 2.

Para los estudios de frecuencia-carga, cada área puede serrepresentada por una unidad de generación equivalente, lacual muestra el rendimiento global, tal modelo compuesto esaceptable, si se ignora las oscilaciones intermáquina dentro decada área, figura 3

2

Figura 3.

El flujo de potencia en la linea de interconexión entre lasáreas es.

P12 =E1E2

XTsin (δ1 − δ2) (1)

Al linealizar en un punto operativo inicial representadocomo δ1 = δ10y δ2 = δ20se tiene.

∆P12 = T∆δ12 (2)

Donde ∆δ12 = ∆δ1 − ∆δ2, y T es el coeficiente de torquesincrónico dado por.

T =E1E2

XTcos (δ10 − δ20) (3)

La representación en diagramas de bloque se muestra enla figura 4, cada área es representada por un equivalentede inercia M, una constante de amortiguación de carga D,turbina, y sistema de control. con una efectiva disminuciónde velocidad R, la línea de interconexión es representadapor el coeficiente de torque sincrónico T; Un ∆P12positivorepresenta un incremento en la transferencia de potencia desdeel área 1 hacia el área 2.

Este efecto es similar a incrementar la carga del área 1 yreducirla en el área 2.

Un ∆P12negativo, es una retro alimentación, con signonegativo para el área 1 y positivo para el área 2.

Figura 4.

En estado permanente la desviación de frecuencia (f-f0), esla misma para las 2 áreas, para un cambio total de carga de∆PL

∆f = ∆ω1 = ∆ω2 =−∆PL(

1R1

+ 1R2

)+ (D1 +D2)

(4)

Considerando los valores de estado estable, seguidos por unincremento en la carga en el área 1, ∆PL1, se tiene.

∆Pm1 − ∆P12 − ∆PL1 = ∆fD1 (5)

En el área 2.

∆Pm2 + ∆P12 = ∆fD2 (6)

El cambio en la potencia mecánica depende de la regulación.

∆Pm1 =−∆f

R1(7)

∆Pm2 =−∆f

R2(8)

Sustituyendo la ecuación 7 en la ecuación 5 y la ecuación8 en la ecuación 6 se obtiene.

∆f

(1

R1+D1

)= −∆P12 − ∆PL1 (9)

Y

∆f

(1

R2+D2

)= ∆P12 (10)

Al resolver las ecuaciones 9 y 10, se obtiene.

∆f =−∆PL1(

1R1

+D1

)+

(1R2

+D2

) =−∆PL1

β1 + β2(11)

Y

∆P12 =−∆PL1

(1R2

+D2

)(

1R1

+D1

)+

(1R2

+D2

) =−∆PL1β2β1 + β2

(12)

Donde β1y β2 son la respuesta en frecuencia compuestacaracterística de las áreas 1 y 2 respectivamente, las relacionesanteriores pueden ser representadas como en la figura 5.

Figura 5.

Un incremento en el área 1 por ∆PL1resulta en una reduc-ción de frecuencia en ambas áreas y un flujo de potencia enla linea de interconexion de ∆P12. Un ∆P12negativo, indicaun flujo desde el área 2 hacia el área 1, la inversión flujoen la linea de interconexion, muestra la contribución de lascaracterísticas de regulación

(1R +D

)de un área a otra.

3

De manera similar, para un cambio en la carga del área 2por ∆PL2se tiene.

∆f =−∆PL2

β1 + β2(13)

Y

∆P12 = −∆P21 =∆PL2β1β1 + β2

(14)

Las relaciones anteriores forman las bases para el controlcarga-frecuencia de sistemas interconectados.

I-C. Bias de control de frecuencia en línea de enlace

El objetivo básico del control adicional, es el de restaurar elbalance carga y generación entre cada área, lo cual se cumplecuando las acciones de control mantienen.

frecuencia en valores programados.intercambio de potencia con áreas vecinas a valores progra-

mados.El control adicional en un área dada debería, idealmente

corregir solo los cambios en esa área, en otras palabras, si hayun cambio de carga en el área 1, debería el control adicionaltomar acción solo en el área 1 y no en el área 2.

Con base en las ecuaciones anteriores (11 a 14), se nota queuna señal de control compuesta por una desviación de flujoen la linea de enlace, adiciona una desviación de frecuenciaponderada por un factor bias, haciendo posible los objetivosdeseados, esta señal de control se conoce como error en áreade control (ACE).

De las ecuaciones 9 y 10, es aparente que un factor de biasadecuado para un área es su característica respuesta frecuenciaβ, así el error de control de área para el área 2 es.

ACE2 = ∆P21 +B2∆f (15)

Donde.

B2 = β2 =1

R2+D2 (16)

De forma similar, para el área 1.

ACE1 = ∆P12 +B1∆f (17)

donde

B1 = β1 =1

R1+D1 (18)

El ACE, representa el cambio de generación requerido en unáreas, y su unidad es MW−1, la unidad usada normalmentepara expresar el factor de bias para la frecuencia B esMW/0,1Hz.

la figura 6, muestra como el control adicional es imple-mentado, y aplicado a unidades seleccionadas en cada área,actuando sobre los puntos de referencia de carga.

La característica frecuencia-respuesta de área(1R +D

)necesita para establecerse los factores de bias,

mismos que pueden ser estimados al examinar registrosgráficos siguiendo un disturbio significativo tal como unasúbita perdida de una gran unidad.

Figura 6.