Estabilidad transitoria en redes eléctricas modernas con enlaces VSC-HVDC

Abstract

Este trabajo de tesis aborda el análisis de estabilidad transitoria en redes eléctricas modernas que incorporan enlaces de transmisión de Alto Voltaje en Corriente Directa (HVDC, por sus siglas en inglés). Inicialmente, se contextualiza el estado de la tecnología HVDC en el mundo, así como su impacto social, técnico y económico. También se mencionan los proyectos licitados en México en el año en curso. En este sentido, se prevé que la tecnología HVDC basada en fuentes convertidoras de voltaje (VSC) pueda ser un actor clave en la red eléctrica de México para ayudar en la estabilidad del sistema y potencializar el crecimiento de la matriz energética mediante fuentes de energía renovable. En la sección introductoria de esta tesis se pone énfasis sobre las principales ventajas de la tecnología HVDC con respecto a la tecnología HVAC (Alto Voltaje en Corriente Alterna, por sus siglas en inglés). Posteriormente, se detallan los esquemas de interconexión punto a punto, explicando los tipos de convertidores y sus diferencias tecnológicas, así como el correcto dimensionamiento de los modelos de los sistemas VSC-HVDC para estudios en estado estable y dinámico. Como punto de partida para los análisis transitorios que en esta tesis se presentan, se usa la herramienta conceptual de análisis del comportamiento de los generadores síncronos bajo el criterio de áreas iguales. En este contexto, se usa el criterio de primera oscilación para evaluar la estabilidad de un sistema eléctrico después de haber sido perturbado (fallas de baja impedancia con o sin cambios en la topología de la red eléctrica). Para llevar a cabo los estudios transitorios, se hace uso de modelos matemáticos relativos a la tecnología HVDC Light® de ABB, disponibles en el software PSS®E, comparando la respuesta transitoria de dos topologías de red acreditadas y ampliamente usadas en círculos académicos. Con el uso de enlaces VSC-HVDC se da un primer acercamiento a la mejora de la estabilidad transitoria, para estabilizar la red y aislar disturbios entre áreas, lo cual es de suma importancia en la planificación y operación de las redes eléctricas modernas. Sin lugar a duda, este tema de estudio es de vital importancia para el Sistema Interconectado Nacional de México debido a los proyectos VSC-HVDC que se encuentran en licitación actualmente.