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pueden utilizarse para proporcionar una funcionalidad de
decaimiento. El control de decaimiento funciona en el modo
conectado a la red y en modo de isla sin cambiar los modos
del inversor.
Adaptar la transmisión
a la composición de carga variable
La composición de carga de las microrredes modernas puede
variar considerablemente, provocando inestabilidad de la
tensión, problemas de regulación de la frecuencia y dificultades
en los métodos de protección convencional. Cuando
las microrredes son paralelas al sistema eléctrico de una
empresa de servicios públicos, los efectos de la composición
de carga se reducen debido a las pérdidas asociadas con la
generación, transmisión y distribución de potencia tradicional.
Cuando las microrredes están en modo de isla, los efectos
de la composición de carga variable pueden impactar de
forma significativa los sistemas de protección. Para explicar
este fenómeno, los investigadores han categorizado las cargas
en cargas de impedancia constante (Z), corriente constante
(I), potencia constante (P) y motor. Para representar la marcada
diferencia en cómo requieren los tipos de carga que los
inversores y generadores respondan, se compara una carga de
impedancia constante con una de potencia constante.
Como se muestra en la figura 11, las cargas de impedancia
aumentan su consumo de corriente a medida que aumenta
la tensión. Las cargas de impedancia en el sistema eléctrico
son los cables, las líneas, los transformadores, los sistemas
de calefacción y las pérdidas asociadas con el transporte de
potencia eléctrica. Los inversores, reguladores, reguladores
de tensión automáticos y sistemas convencionales se diseñan
y ajustan para funcionar con sistemas eléctricos en que predominan
las cargas de impedancia.
Las cargas de potencia constante disminuyen su corriente
a medida que aumenta la tensión, se comportan de manera
contraria como respuesta a las cargas de impedancia constante
y, de ese modo, suelen desestabilizar los grupos generador
y las IBR que se habían ajustado a un sistema eléctrico
de impedancia constante.
Para demostrar además el efecto que tienen las composiciones
de carga variable sobre los inversores, se considera
cómo consumen potencia las cargas de motor como función
de frecuencia (véase la figura 12). A medida que la
frecuencia aumenta, estas cargas consumen más potencia,
y a medida que disminuye, las cargas reducen el consumo.
Las cargas DOL proporcionan una especie de " frenos " a
la desviación de frecuencia de un sistema eléctrico, permitiendo
que los reguladores de generadores convencionales
de acción lenta y de tensión automáticos lo estabilicen.
Ofrecen una ventaja similar a cualquier IBR: las IBR y los
grupos generador son mucho más fáciles de ajustar con una
composición de carga con predominio DOL. Sin embargo,
las cargas DOL pueden ser difíciles de iniciar con los inversores
debido a la irrupción asociada con los problemas del
arranque con carga en frío.
78
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La composición de carga es la proporción relativa de cargas
de impedancia, potencia constante, corriente constante
y motor. Debido a que las cargas de corriente constante son
poco frecuentes, los diseñadores de microrredes se enfocan
en las cargas de impedancia, potencia constante y motor. La
tabla 2 muestra un ejemplo simplificado de los tipos de carga
más comunes. En este caso, la composición de carga varía
de manera significativa en las dos formaciones (topologías)
de la misma microrred. Esto puede ocurrir, por ejemplo, si
un centro de datos grande deja caer una microrred local o
si se agregan motobombas agrícolas de gran tamaño a un
circuito.
Se han observado los efectos de la composición de carga
variable con frecuencia para poner en duda los controles
y sistemas de protección. Se recomienda a los ingenieros
de protección que trabajan en microrredes complejas que
comprendan y adapten sus sistemas de protección a estas
variaciones. Los estudios hardware-in-the-loop transitorios
electromagnéticos son una vía conveniente para explorar
estas interacciones; estas simulaciones emulan el sistema
eléctrico con una actualización en tiempo real normalmente
a una velocidad mayor a 80 µs. Esta simulación de alta velocidad
realizada en tiempo real permite probar las IBR y los
PPR como si estuvieran adheridos a un verdadero sistema
eléctrico.
Si se desea comprender el efecto que tiene dicha composición
de carga variable sobre la protección, se puede tomar
el ejemplo de los elementos de subfrecuencia predominantes
actualmente en los PPR. Se utilizan elementos de disparo de
frecuencia para detectar condiciones de circuitos abiertos y
sistemas de alivio de carga, así como para cumplir con los
requerimientos de soporte a la red de frecuencia de la industria
en puntos de interconexión de las empresas de servicios
públicos. Muchas microrredes requieren que los tiempos de
arranque de frecuencia sean seleccionados de manera que
puedan manejar múltiples composiciones de carga. La solución
más común es adaptar el arranque de frecuencia y los
puntos de ajuste de forma dinámica si hay cambios significativos
en la composición de carga.
Evaluar los sistemas de protección
de la microrred
Se requiere una evaluación para garantizar que los sistemas
puedan ser alimentados de forma segura y cumplir con los
requerimientos funcionales del proyecto. La puesta en marcha
y evaluación en microrredes reales se realiza mejor con
PPR sincronizados con el tiempo en cada IBR y punto de
acoplamiento de las empresas de servicios públicos. Los
PPR satisfacen de forma nativa el estándar de evaluación
de la microrred (IEEE 2030.8-2018); la tabla 3 resume los
requerimientos de recopilación de datos de este estándar. El
PPR recopila estos datos y los envía a una computadora que
los preserva durante la vida de la microrred. Estos métodos
de recopilación de datos preservan datos de eventos, como
puestas en modo de isla, sincronización, pérdida de IBR,
mayo/junio 2021

IEEE Power & Energy Magazine - Spanish - May/June 2021

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