Análisis de estabilidad transitoria de sistemas eléctricos con una línea de transmisión de corriente directa basada en convertidores de fuente de voltaje

Abstract

Hasta el presente, en México aún no existen líneas de Transmisión en Corriente Directa (HVDC), pero ya se tiene contemplado para el 2024 que estén en servicio varios proyectos de líneas de transmisión en HVDC en la red eléctrica mexicana. Las aplicaciones principales de los sistemas HVDC son la transmisión de altas cantidades de energía por largas distancias, interconexión de sistemas asíncronos y enlaces por cable submarino y/o subterráneo. Debido al creciente desarrollo de los Convertidores de Fuente de Voltaje (VSC) para HVDC, los cuales tienen mayor capacidad de control de potencia activa y reactiva, se abre la posibilidad de obtener beneficios adicionales tales como la mejora de la estabilidad transitoria del sistema CA al cual está conectado. El objetivo de este trabajo es demostrar el beneficio en la estabilidad transitoria de los sistemas eléctricos que es capaz de proporcionar un enlace de transmisión en Corriente Directa basado en VSC, como complemento a la aplicación principal de dicho enlace HVDC. Se resumen las características de la tecnología HVDC basada en VSC y sus posibles aplicaciones en las obras de transmisión propuestas por SENER en el Programa de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional (PRODESEN) 2017-2031. En este trabajo se presentan casos de estudio de estabilidad transitoria en dos sistemas eléctricos ficticios con una línea de Transmisión en CD basada en VSC, con el fin de ilustrar los beneficios que los sistemas HVDC aportan a los sistemas eléctricos como adición a la aplicación principal del enlace HVDC. La simulación de los casos de estudio se realizó con la herramienta PSS/E®, propiedad de SIEMENS PTI™. El modelo de línea HVDC-VSC utilizado es propiedad de la compañía ABB™, el cual está basado en su tecnología denominada HVDC Light®. De acuerdo con la revisión bibliográfica y con los resultados obtenidos en las simulaciones realizadas, se puede confirmar que los sistemas HVDC-VSC, como beneficio adicional a su aplicación principal, influyen de manera positiva a los sistemas eléctricos mejorando su estabilidad transitoria. El potencial de mejora de la estabilidad transitoria con la modulación de la potencia activa mediante controladores suplementarios existe desde los sistemas HVDC convencionales, pero con los VSC la respuesta es mucho más rápida, además de que se cuenta con la posibilidad de la modulación de potencia reactiva, capacidad con la que no cuenta la tecnología convencional de HVDC. La funcionalidad de mejora de la estabilidad transitoria mediante la modulación de potencia activa podría ser una buena opción para los proyectos a futuro que se tienen en México con HVDC, en especial en los sistemas de Corriente Directa basados en VSC tales como la Interconexión de Baja California al SIN y la Interconexión de BSC al SIN.