Mitigación de eventos de tensión mediante control dinámico adaptivo implementando en inversores fotovoltaicos vinculados a redes eléctricas

Abstract

Entre todo el catálogo de perturbaciones que afectan a los sistemas eléctricos de potencia (SEP), los huecos de tensión constituyen uno de los eventos más relevantes por sus efectos sobre los usuarios y por las pérdidas económicas que provocan en los operadores del SEP. Estos huecos (sags para EE.UU. y dips en Europa) se manifiestan como reducciones breves de la tensión eficaz, usualmente originadas por cortocircuitos, energización de transformadores, arranque de motores de gran potencia y sobretensiones transitorias. Su impacto se evidencia tanto en redes de media como de alta tensión, donde las variaciones de la tensión en barras de 33 kV y 132 kV pueden comprometer la operación de dispositivos sensibles y la estabilidad general del sistema. Bajo la hipótesis de una elevada penetración de generación solar, la utilización de estrategias de soporte dinámico de tensión mediante inversores fotovoltaicos surge como una alternativa eficaz para mitigar perturbaciones en distintos niveles de tensión. En este marco, se implementan dos esquemas complementarios: una curva de disparo o tolerancia y una curva de inyección de reactivo. Sin embargo, se han identificado limitaciones en estas estrategias cuando se producen escenarios particulares como islas voluntarias, huecos sucesivos o retardos en la recuperación de la tensión asociados a cargas dinámicas. En este trabajo, estas limitaciones se analizaron rigurosamente mediante una metodología basada en simulaciones dinámicas y sistemas de prueba que incluyeron modelos IEEE de 14 y 33 barras, así como un sistema real a nivel de 33 kV y 132 kV. Se empleó software especializado para reproducir fallas típicas, modelar cargas dinámicas y evaluar la respuesta de inversores fotovoltaicos ante distintos eventos. A partir de estos estudios, se propone una estrategia de soporte adaptivo de tensión, basada en un algoritmo capaz de reconocer la naturaleza de las fallas y ajustar automáticamente los parámetros de ambos esquemas de soporte dinámico. Los resultados obtenidos corroboran la efectividad del control adaptivo implementado en inversores fotovoltaicos. La principal contribución de esta tesis es el desarrollo y la validación de una estrategia adaptativa de soporte de tensión para inversores fotovoltaicos, superando las limitaciones de los esquemas FRT actuales