XX International Symposium of Electrical Engineering "SIE 2023"

XX International Symposium of Electrical Engineering

SIE 2023

Dynamic Solution of Electrical Networks Using SimPOTCinv

Problem: To predict the stability of a power system, the study is based on the electromechanical dynamics of synchronous generators and their interaction with the electrical grid. The mathematical models are composed of nonlinear differential algebraic equations (DAE). These equations must be numerical results using an integration method that is accurate and computationally efficient. The computational burden to analyze a power system remains high because numerical integration is computationally demanding.

Objective: Develop a software tool that is accurate and computationally efficient for the dynamic analysis of power systems. • Methodology: The SimPOTCinv simulator uses the trapezoidal rule as an implicit second-order method for the numerical integration of differential equations. The 4th order synchronous generator model is used. The electrical network is represented by the formulation of current injections. The equivalent admittances of the loads and generators are incorporated into the matrix. The solution of the network equations is carried out by the direct method with the constant matrix. If the perturbation causes a change in the network, the algebraic variables for the condition immediately after the perturbation are computed with the constant states.

Results and discussion: At runtime, SimPOTCinv is 3.68 times faster than Power World for the study system. For the transient stability analysis, the 4th order mathematical model of the synchronous generator shows results very close to the 6th order mathematical model.

Conclusions: SimPOTCinv performs well relative to the commercial Power World package. The implicit simultaneous algorithm is more computationally efficient. The 4th order mathematical model of the synchronous generator shows results very close to the 6th order mathematical model.

Problemática: Para predecir la estabilidad de un sistema de potencia, el estudio se basa en la dinámica electromecánica de los generadores síncronos y su interacción con la red eléctrica. Los modelos matemáticos están compuestos por ecuaciones algebraicas diferenciales no lineales (DAE). Estas ecuaciones deben ser resueltas numéricamente empleando un método de integración, que sea preciso y computacionalmente eficiente. La carga computacional para analizar un sistema de potencia sigue siendo alto debido a que la integración numérica es computacionalmente exigente. • Objetivo(s): Desarrollar una herramienta de software que sea precisa y computacionalmente eficiente para el análisis dinámico de sistemas de potencia. Metodología: El simulador SimPOTCinv emplea la regla trapezoidal como método implícito de segundo orden para la integración numérica de las ecuaciones diferenciales. Se utiliza el modelo del generador síncrono de 4° orden. La red eléctrica se representa por la formulación de inyecciones de corriente. Se incorporan las admitancias equivalentes de las cargas y de los generadores a la matriz Ybus . La solución de las ecuaciones de red se realiza por el método directo con la matriz Ybus constante. Si la perturbación provoca un cambio en la red, se calculan las variables algebraicas para la condición inmediatamente después de la perturbación con los estados constantes

Resultados y discusión: En tiempo de ejecución, SimPOTCinv es 3.68 veces más rápido que Power World para el sistema de estudio. Para el análisis de estabilidad transitoria, el modelo matemático de 4° orden del generador síncrono muestra resultados muy próximos al modelo matemático de 6° orden. • Conclusiones: SimPOTCinv tiene buen desempeño con respecto al paquete comercial Power World. El algoritmo implícito simultaneo es más eficiente computacionalmente. El modelo matemático de 4° orden del generador síncrono muestra resultados muy próximos al modelo matemático de 6° orden.

About The Speaker

Horacio Manuel Ayala Daza

Horacio Manuel Ayala Daza

CINVESTAV Flag of Mexico

Discussion

Practical Info
Spanish / Español
November 14, 2023 8:30 AM
10 minutes
Salón 2 SIE
Authors
Horacio Manuel Ayala Daza
Dr. José Manuel Cañedo Castañeda
Keywords
Integración numérica
Numerical integration
estabilidad transitoria
precision
precisión
transient stability
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