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MODELADO Y SIMULACIÓN DE REDES ELÉCTRICAS DE DISTRIBUCIÓN EN OPENDSS

PROYECTO 1°

PRESENTADO A: DR. JAIRO QUIRÓS TORTÓS

PRESENTADO POR: YULY KATHERINE CHOCONTA RIAÑO

ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA JULIO GARAVITO MAESTRIA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA MARZO DE 2020

1. INTRODUCCIÓN Hoy en día, el estudio de sistemas eléctricos se realiza usando distintos programas de simulación que permiten modelar, y por lo tanto estudiar y predecir, el comportamiento de estos. OpenDSS como su nombre lo indica, es un software de análisis y simulación de sistemas eléctricos, principalmente para las aplicaciones de generación, transmisión, distribución en sistemas industriales y de potencia, permitiendo así el modelamiento de sistemas eléctricos y el análisis estático y dinámico, entre otros. OpenDSS es una herramienta informática que permite analizar, planear, optimizar y simular redes eléctricas. En el presente documento, esta herramienta es utilizada con el fin de simular una serie de ejercicios y evaluar las diferentes características de elementos que conforman un sistema de potencia. El desarrollo de este trabajo permite aplicar los elementos teóricos estudiados en la asignatura. Inicialmente, y a partir de los datos del sistema, se calculan las variables necesarias y junto con la topología se introducen en la interfaz del programa; una vez realizado esto se ejecuta el programa y se analiza los resultados obtenidos. Finalmente se analizan los resultados y se resaltan las principales conclusiones. El desarrollo de este trabajo nos permite poner en práctica los temas vistos en clase; A partir de la entrada de los datos del sistema, con base a la información topológica de la red eléctrica de distribución.

2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL Aplicar los conceptos estudiados en la asignatura análisis de sistemas de potencia mediante la implementación de una topología eléctrica en el software OpenDSS. 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS •

Analizar cada uno de los ejercicios propuestos por él curso.

•

Realizar las compensaciones necesarias, si tienen lugar a fin de lograr la convergencia y operación del proyecto.

•

Realizar las compensaciones necesarias, si tienen lugar a fin de lograr los resultados.

•

Realizar comparaciones de los resultados dados por el programa

EJERCICIO 1 A partir de hojas de fabricante, haga una biblioteca de conductores ACSR en un solo archivo de OpenDSS (guarde el archivo con extensión *.dss) para los siguientes conductores: •Pigeon -ACSR_3/0_6STR •Partridge -ACSR_266_26STR •Hawk -ACSR_477_26STR

Figura 1 tabla de cable ACSR Se adjunta el archivo en OpenDSS.

EJERCICIO 2 Determine la impedancia serie (reducida) en Ω/milla de la linea monofasica msotrada en la figura. El conductor fase b y el neutro con # 1/0 AWG ACSR con las siguientes caracteristicas.

Figura 2

Figura 3 ejercico2 EJERCICIO 3 Determine la admitancia (reducida) en µs/milla de la línea monofásica mostrada en la figura 5. El conductor de fase b y el neutro son #1/0 AWG ACRS con las siguientes características:

Figura 4 ejercico3

Figura 4 ejercico3

EJERCICIO 4A Defina el wiredata, el lineSpacing y el lineGeometry de la línea monofásica del ejemploP1, E2 y P1, E3. Calcule la impedancia y capacitancia de la línea en OpenDSS:

Figura 5 ejercico4

Se ingresan los datos del modelo mediante parámetros donde luego se obtendrán los resultados en archivos de texto. Se adjunta el archivo OpenDSS.

EJERCICIO 4B DefinaunalíneamonofásicaaéreadeMTde500mdelongitudcongeometría 1FMV1/0ACSR1/0ACSR_MquesaledelafasebdelabarraXhastalafasebdebarraY:

Se ingresan los datos del modelo mediante parámetros donde luego se obtendrán los resultados en archivos de texto. Se adjunta el archivo OpenDSS.

EJERCICIO 5A Defina el CNData y el lineGeometry de una línea subterránea monofásica a 35Kv con Conductor de cobre #4/0, neutro100%y aislamiento EPR al 100%. Suponga que el Conductor está a 50cm del suelo. Calcule la matriz de impedancias y capacitancias en OpenDSS. Se ingresan los datos del modelo mediante parámetros donde luego se obtendrán los resultados en archivos de texto. Se adjunta el archivo OpenDSS.

EJERCICIO 5B Defina una línea monofásica subterránea de MT de 500m de longitud con geometría 1FMV4/0CU_EPRquesaledelafasecdelabarraZhastalafasecdelabarraW: Se ingresan los datos del modelo mediante parámetros donde luego se obtendrán los resultados en archivos de texto. Se adjunta el archivo OpenDSS. En donde se puede observar que los resultados no tan coherentes ya que solo hay voltaje en una fase. Se debe revisar si algún dato esta mal ya que el cable se llamo directamente de la librería de OpenDSS

EJERCICIO 6 A partir de las ecuaciones de Carson, calcule la matriz de impedancia primitiva del triplexVoluta (triplex#6-neutroACSR):

Figura 6 ejercicio6

EJERCICIO 7 Defina una línea acometida que se conecta al extremo de recibo(bussecY)de la Línea secundaria del ejemplo8b, y cuyo linecodeestpx_6_Voluta.La longitud de la Acometida es 4m. Se ingresan los datos del modelo mediante parámetros. Se adjunta el archivo OpenDSS.

EJERCICIO 8 Defina un linecode en OpenDSS para el cuadruplex#1/0AAC Criollo(neutroAAC)y 180ª de ampacidad cuya matriz de impedancias es:

Se ingresan los datos del modelo mediante parámetros. Se adjunta el archivo OpenDSS.

EJERCICIO 9 Usando la siguiente tabla (ver diapositiva siguiente), calcule las impedancias Z0, Z1 y Z2 de un transformador monofásico de 50 kVA, 34.5kV, 120/240 V.

Figura 8 tabla de impedancias

Figura 9 ejercicio9 resuelto

EJERCICIO 10 Para un transformador monofásico de 100 kVA, 34.5 kV, 120/240 V defina la línea de comando a ser introducida en OpenDSS. Verifique que las pérdidas en vacío y la corriente de magnetización corresponden a los valores introducidos. Se ingresan los datos del modelo mediante parámetros donde luego se obtendrán los resultados en un archivo donde se pueden calcular las perdidas de vacío y la corriente de magnetización; al hacer el cálculo se observa que efectivamente tienen el mismo valor que a los de la tabla Se adjunta el archivo OpenDSS.

Figura 10 diagrama para calcular las perdidas.

Figura 11 diagrama de tensiones nominales

Figura 12 cálculos.

EJERCICIO 11 Para un transformador trifásico de 1,000 kVA, 34.5 kV, 240 V, conectado en Ynd1, defina la línea de comando a ser introducida en OpenDSS. Verifique que las pérdidas en vacío y la corriente de magnetización corresponden a los valores introducidos. Se realiza el mismo procedimiento del ejercicio 10, pero multiplicado por 3 ya que el trasformador es trifásico.

Figura 13 diagrama para calcular las perdidas

Figura 14 diagrama de voltajes

EJERCICIO 12 Realice la conexión en OpenDSS de un banco de transformadores para obtener la Dyn5 de la figura. Considere que el primario debe estar a 34.5 kV(L-L) y el secundario a 0.208 kV(L-L), y que las unidades son de 50 kVA •Verifique que el desfase es efectivamente 150°

Se ingresan los datos del modelo mediante parámetros donde luego se obtendrán los resultados en archivos de texto. Se adjunta el archivo OpenDSS.

Se observa que el desfase no fue de 150° los más probable es que la conexión este mal.

EJERCICIO 13 Utilizando unidades de 50 kVA, crear en OpenDSS un transformador estrella –delta cuatro hilos y comprobar que una fase tiene la tensión superior a las otras dos.

Se ingresan los datos del modelo mediante parámetros donde luego se obtendrán los resultados en archivos de texto. Se adjunta el archivo OpenDSS.

Se observa que la fase A es un poco mayor que las otras dos.

EJERCICIO 14

Figura 19 tabla trafo 25 KVA

Determine: –La máxima demanda para cada cliente cliente

1

2

3

4

5

Max demanda

3.81 kw

5.81 kw

4.93 kw

11.26 kw

6.37 kw

–La demanda promedio para cada cliente –La energía consumida (en kWh) por cada cliente en el periodo de estudio –El factor de carga para cada cliente –La máxima demanda diversificada del transformador –La máxima demanda no coincidente del transformador –El factor de utilización del transformador (suponga fp=1) –El factor de diversidad de carga del transformador

EJERCICIO 15 Repita el ejemplo 5b seleccionando otra curva de demanda y verifique los resultados. Se realizo con el loadshape_4; se adjunta la exportación en Excel.

EJERCICIO 16 Crear en OpenDSS un circuito de 0.24 kV(sistema secundario) y simular una carga fija con modelo ZIP conectada a la fuente de 1 kW con factor de potencia de 0.88. Establezca la tensión de cut-off como 0.0 p.u., y establezca la tensión del sourcebusen 0.95 p.u. Defina 𝑎0=0.3, 𝑎1=0.2, 𝑎2=0.5, 𝑏0=0.1, 𝑏1=0.2, 𝑏2=0.7y determine la potencia activa y reactiva consumida por la carga. Verifique los resultados con las ecuaciones del modelo.