Estrategia de control para la compensación de hundimientos de tensión con el uso de sistema de almacenamiento con baterías.

Abstract

Los hundimientos de tensión se consideran uno de los problemas de calidad de energía más críticos, ya que pueden ser bastante comunes y afectar una amplia gama de equipos y usuarios. La gravedad de estos eventos puede variar, desde hundimientos leves que no causan problemas significativos hasta eventos más severos que resultan en inestabilidad en el servicio. Incluso hundimientos de tensión con una profundidad del 10% pueden afectar la mayoría de los equipos electrónicos. La frecuencia de esta problemática en una red eléctrica hace evidente la necesidad de encontrar medidas efectivas para su mitigación. El presente trabajo de grado se enfoca en la implementación en un entorno simulado de una estrategia de control que incorpora un sistema de almacenamiento de energía por baterías (BESS) para la compensación de hundimientos de tensión en una red eléctrica trifásica. El sistema desarrollado permite detectar y corregir hundimientos de tensión de manera efectiva, garantizando una respuesta rápida y la sincronización con la red eléctrica. Además, el sistema BESS proporciona una solución versátil para compensar hundimientos de diferente amplitud, lo cual contribuye a mejorar la estabilidad y calidad del servicio eléctrico. Se contemplaron los resultados de la prueba de variación de amplitud del hundimiento, donde se observó que la amplitud de la tensión entregada a la carga se mantuvo en un promedio de 154.85 V. Así, para un hundimiento de 20% de amplitud, el tiempo de respuesta es 0.442 ms, mientras que para un hundimiento de amplitud 40% el tiempo de respuesta medido fue de 0.619 ms. Se pudo concluir que la carga no se ve afectada por estas variaciones en el tiempo de respuesta por su reducido valor, por lo tanto, el sistema realiza la compensación de forma satisfactoria cuando los hundimientos son simétricos. Teniendo en cuenta los resultados obtenidos por medio de escenarios de prueba, se puede afirmar que el sistema corrige eficazmente hundimientos de tensión con una amplia variedad de características como, la variación de la amplitud del hundimiento de tensión, su duración y sus características multiestado.

Voltage sags are considered one of the most critical power quality problems, as they can be quite common and affect a wide range of equipment and users. The severity of these events can vary from mild sags that do not cause significant problems to more severe events that result in service instability. Even voltage sags as deep as 10% can affect most electronic equipment. The frequency of this problem in an electrical network makes evident the need to find effective measures for its mitigation. The present work focuses on the implementation in a simulated environment of a control strategy that incorporates a battery energy storage system (BESS) for the compensation of voltage sags in a three-phase electrical network. The developed system allows detecting and correcting voltage sags effectively, ensuring a fast response and synchronization with the power grid. In addition, the BESS system provides a versatile solution to compensate dips of different amplitude, which contributes to improve the stability and quality of the electrical service. The results of the sag amplitude variation test were contemplated, where it was observed that the amplitude of the voltage delivered to the load remained at an average of 154.85 V. Thus, for a 20% amplitude sag, the response time is 0.442 ms, while for a 40% amplitude sag the measured response time was 0.619 ms. It could be concluded that the load is not affected by these variations in the response time due to its small value, therefore, the system performs the compensation satisfactorily when the dips are symmetrical. Considering the results obtained through test scenarios, it can be stated that the system effectively corrects stress sags with a wide variety of characteristics such as, the variation of the amplitude of the stress sag, its duration, and its multi-state characteristics.