Estudio de controladores de ciclo combinado para el mejoramiento de la respuesta dinámica de la unidad
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2008
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Abstract
El estudio de las dinámicas de las centrales de ciclo combinado junto con sus controladores, se ha convertido en un tema de gran importancia en las últimas décadas. Estudiar y comprender el funcionamiento de plantas de ciclo combinado y sus diversos tipos de control, es necesario para evaluar su accionar frente a perturbaciones en el sistema y, principalmente en este estudio, para abordar el tema de regulación de frecuencia. Diversos estudios para evaluar el desempeño de ciclos combinados ante contingencias del sistema, han permitido concluir que las centrales de ciclo combinado tienen una capacidad limitada para responder eficiente y rápidamente frente una perturbación del sistema; esto se debe a que tal rapidez puede producir problemas en la planta debido a esfuerzos térmicos, mecánicos y emisiones dañinas, que resultarían perjudicial para ésta y para el sistema eléctrico. El desarrollo de este trabajo se basó en que un mejoramiento de los esquemas de control de las unidades de ciclo combinado, debiera permitir mejorar su respuesta dinámica frente a contingencias típicas del sistema, mejorar su desempeño en la regulación primaria de frecuencia, y a su vez, mantener las condiciones internas de la máquina en niveles seguros de operación.
Con este fin, se definió un modelo de estudio y se simuló su desempeño bajo distintos esquemas de control, que incluyen modificación de los parámetros del control de temperatura y control de flujo de aire, bajo dos sistemas de prueba y para dos niveles de carga: (i) configuración de máquina operando en isla, y (ii) sistema multi-máquina de catorce barras. Las simulaciones se desarrollaron usando Matlab Simulink e InterPSS. Los datos obtenidos fueron exportados a Microsoft Excel para un análisis detallado. Para caracterizar el desempeño y clasificar la operación, se utilizaron parámetros estadísticos como: errores integrales, tiempos de estabilización, rango de variación de la señal, y máximos y mínimos de las señales. Los resultados finales muestran que con las modificaciones a los controladores convencionales implementadas en esta Tesis, es posible mejorar la respuesta dinámica de la unidad de ciclo combinado, manteniendo las condiciones de seguridad tanto para el sistema eléctrico como para la central.
Con este fin, se definió un modelo de estudio y se simuló su desempeño bajo distintos esquemas de control, que incluyen modificación de los parámetros del control de temperatura y control de flujo de aire, bajo dos sistemas de prueba y para dos niveles de carga: (i) configuración de máquina operando en isla, y (ii) sistema multi-máquina de catorce barras. Las simulaciones se desarrollaron usando Matlab Simulink e InterPSS. Los datos obtenidos fueron exportados a Microsoft Excel para un análisis detallado. Para caracterizar el desempeño y clasificar la operación, se utilizaron parámetros estadísticos como: errores integrales, tiempos de estabilización, rango de variación de la señal, y máximos y mínimos de las señales. Los resultados finales muestran que con las modificaciones a los controladores convencionales implementadas en esta Tesis, es posible mejorar la respuesta dinámica de la unidad de ciclo combinado, manteniendo las condiciones de seguridad tanto para el sistema eléctrico como para la central.
Description
Tesis (Magíster en Ciencias de la Ingeniería)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2008