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GUÍA PARA LA ACTIVIDAD PRÁCTICA
TEMA: SISTEMAS DE EXCITACIÓN
Análisis de la respuesta de sistemas de excitación de distinto tipo
Sistema de excitación rotativa DC, modelo IEET1A
Características:
 Utiliza como entrada la tensión en terminales del generador ET
 VS, la señal estabilizante proveniente del PSS es sumada afectando a la señal de error de
tensión.
 El error resultante es amplificado para proveer la tensión de excitación y subsecuentemente la
tensión en terminales deseada.
 Excitatriz rotativa DC de campo controlado con actuación continua del regulador de tensión.
 El error de tensión es amplificado con una ganancia KA y una constante de tiempo TA.
 VX es la salida del bloque de saturación donde el término SE(Efd) es una función no lineal de
la tensión de excitación Efd.
 La señal VF es provista por el estabilizador en el lazo menor de realimentación con una acción
derivativa de ganancia KF y una constante de tiempo TF.
 VR es la tensión de salida del regulador utilizada para controlar la tensión de campo de la
excitatriz.
Diagrama de bloques
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Función de inicialización I_ieet1a.m,
Rango de parámetros típicos propuesto por programa PSS/E.
Sistema de excitación + Modelo operación en vacío del generador DC_GV.mdl para la
simulación de la respuesta transitoria ante cambios en la tensión de referencia.
Análisis del error de estado estacionario en función de la ganancia RtaTransitoria.m
Cálculo de las Medidas de desempeño ante pequeñas perturbaciones en la respuesta
transitoria: máximo sobrepaso, tiempo de subida y tiempo de establecimiento.
RtaTransitoria.m
ESTABILIDAD EN SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA IEE-UNSJ Argentina
Practica-1

Respuesta en frecuencia de lazo abierto (margen de fase y de ganancia) y en lazo cerrado (pico
de resonancia, frecuencia de resonancia, ancho de banda). DCRtaFcia.m
Sistema de excitación rotativa AC, modelo IEEE EXAC2
Características :
 Con alta respuesta inicial del sistema rectificador-excitatriz AC de campo controlado.
 Con rectificación no controlada utilizando un puente de diodos.
 El campo de la excitatriz es suministrado por una excitatriz piloto no es autoexcitado.
 El efecto desmagnetizante de la corriente de carga (IFD) en la tensión es representado por el
lazo de realimentación que incluye la ganancia KD.
 La caída de tensión producida por la regulación del rectificador se simula incluyendo la
constante KC y la curva de regulación del rectificador.
 Estabilización del sistema provista por el derivador en el lazo menor de realimentación y/o por
compensador en atraso o en adelanto en serie.
 Incluye compensación de la constante de tiempo de la excitatriz a través de la realimentación
negativa de la señal VH por el incremento del ancho banda de la excitatriz.
 Limitación de la corriente de campo, los límites de la tensión de excitación dependen del valor
de la corriente de campo.
Diagrama de bloques
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Función de inicialización I_exac2.m,
Rango de parámetros típicos propuesto por programa PSS/E.
Sistema de excitación + Modelo operación en vacío del generador AC_GV.mdl para la
simulación de la respuesta transitoria ante cambios en la tensión de referencia.
Análisis del error de estado estacionario en función de la ganancia RtaTransitoria.m
Cálculo de las Medidas de desempeño ante pequeñas perturbaciones en la respuesta
transitoria: máximo sobrepaso, tiempo de subida y tiempo de establecimiento.
RtaTransitoria.m
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Practica-2

Respuesta en frecuencia de lazo abierto (margen de fase y de ganancia) y en lazo cerrado (pico
de resonancia, frecuencia de resonancia, ancho de banda). ACRtaFcia.m
Sistema de excitación estática, modelo ST1A.
Características:
 Rectificador controlado.
 Fuente de potencia de excitación suministrada por un transformador desde los terminales del
generador.
 Tensión de excitación máxima directamente proporcional a la tensión en terminales.
 La forma en que se calcula el ángulo de disparo de los tiristores afecta la relación entradasalida, la cual se asume lineal con una ganancia KA.
 El efecto de la rectificación controlada en la tensión máxima de excitación está representada
por KC.
 El modelo provee un compensador en atraso-adelanto y un estabilizador en el lazo interno de
realimentación  flexibilidad para estabilizar.
 Por su gran capacidad para forzar el campo se incluye un limitador de corriente de excitación,
el límite está definido por IRL y la ganancia KLR.
Diagrama de bloques
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Función de inicialización I_st1a.m,
Rango de parámetros típicos propuesto por programa PSS/E.
Sistema de excitación + Modelo operación en vacío del generador ST_GV.mdl para la
simulación de la respuesta transitoria ante cambios en la tensión de referencia.
Análisis del error de estado estacionario en función de la ganancia RtaTransitoria.m
Cálculo de las Medidas de desempeño ante pequeñas perturbaciones en la respuesta
transitoria: máximo sobrepaso, tiempo de subida y tiempo de establecimiento.
RtaTransitoria.m
Respuesta en frecuencia de lazo abierto (margen de fase y de ganancia) y en lazo cerrado (pico
de resonancia, frecuencia de resonancia, ancho de banda). STRtaFcia.m
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Practica-3
GUÍA PARA LA ACTIVIDAD PRÁCTICA
TEMA: REGULACIÓN DE VELOCIDAD
Turbinas hidráulicas y sus sistemas de regulación de velocidad
Modelo IEEEG2
Características:
 Para sistemas de regulación de velocidad de unidades hidráulicas.
 Incluye estatismo permanente y transitorio.
 Consigna de potencia con entrada rampa en P referencia, respuesta rápida.
Diagramas de bloque
Modelo IEEEG3
Características:
 Para sistemas de regulación de velocidad de unidades hidráulicas.
 Incluye estatismo permanente y transitorio.
 Incluye la dinámica del servo piloto y del servo principal.
 Incluye limitaciones en la velocidad de apertura y cierre de la gate y en la posición.
Diagramas de bloque
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Practica-4
Modelo WPIDHY
Características:
 Para sistemas de regulación de velocidad de unidades hidráulicas.
 Controlador PID.
 Incluye la alinealidad entre la posición de la válvula y la potencia mecánica.
 La medición de la potencia eléctrica es adicionada a la señal de error para proveer estatismo
permanente REG.
 Incluye coeficiente de amortiguamiento de la turbina D.
 Incluye limitaciones en la velocidad de apertura y cierre de la gate y de posición.
Diagramas de bloque
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Función de inicialización del conjunto de modelos I_Thid.m, en forma individual
I_ieeeg2.m, I_ieeeg3.m e I_wpidhy.m
Regulador de velocidad + generador aislado alimentando una carga local IEEEG2_SA.mdl,
IEEEG3_SA.mdl y WPIDHY_SA.mdl simulación ante cambios en la carga local y en la
potencia de referencia.
Análisis de la respuesta transitoria ante variación escalón en la potencia de carga I_Thid.m,
visualización de la variación de velocidad y de la potencia mecánica total.
Cálculo del estatismo permanente a partir de los valores de estado estacionario de velocidad y
potencia mecánica. A partir de las gráficas obtenidas con I_Thid.m .
Simulación ante variación escalón en la potencia de referencia IEEEG2_SA.mdl,
IEEEG3_SA.mdl y WPIDHY_SA.mdl.
Análisis del efecto del estatismo transitorio en la estabilidad del sistema regulador de
velocidad IEEEG2 + turbina hidráulica + generador + carga local. Determinación de los
márgenes de estabilidad con y sin estatismo transitorio EST_Transitorio.m
Turbinas a vapor y sus sistemas de regulación de velocidad.
Regulador de velocidad modelo IEEEG1
Características:
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
Válido para turbinas a vapor en configuración cross-compound o tandem-compound.
Distintas etapas de generación: muy alta presión, alta presión, presión intermedia y baja
presión,
Incluye dos etapas con recalentador.
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Practica-5
 Incluye control de velocidad válvula CV y de sobre velocidad válvulas IV.
 Incluye funciones para representar la alinealidad de las válvulas.
Diagrama de bloques: implementación tandem-compound
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Función de inicialización del modelo I_IEEEG1.m
Regulador de velocidad + generador aislado alimentando una carga local IEEEG1_SA.mdl,
simulación ante cambios en la carga local y en la potencia de referencia.
Análisis de la respuesta transitoria I_VAPOR.m, visualización de la variación de velocidad,
del aporte de potencia mecánica de cada etapa y de la potencia mecánica total.
Cálculo del estatismo permanente a partir de los valores de estado estacionario de velocidad y
potencia mecánica. A partir de las gráficas obtenidas con I_VAPOR.
Simulación ante variación escalón en la potencia de carga o en la potencia de referencia.
Turbinas a gas y sus sistemas de regulación de velocidad.
Simulación y análisis de la respuesta en el tiempo.
Modelo GASTWD
Características:
 El regulador Woodward consiste en un controlador PID para el control carga/velocidad.
 La medición de la potencia eléctrica es adicionada a la señal de error para proveer estatismo
permanente KDROOP.
 En la operación normal compiten por el manejo de la válvula los lazos de temperatura y
velocidad.
 Límite máximo dado por el límite de temperatura.
 Sistemas de control de combustible
 Turbina a gas: los gases de combustión impulsan a la turbina que entrega un torque mecánico
en su eje.
 Sistema de control de temperatura de los gases de escape de la turbina.
Diagrama de bloques
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Practica-6
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Función de inicialización del modelo I_gastwd1.m
Regulador de velocidad + generador aislado alimentando una carga local GASTWD_SA.mdl,
simulación ante cambios en la carga local y en la potencia de referencia.
Análisis de la respuesta transitoria I_GAS.m, visualización de la variación de velocidad, de la
temperatura, de las señales de control del control de velocidad y del control de temperatura y
potencia mecánica.
Cálculo del estatismo permanente a partir de los valores de estado estacionario de velocidad y
potencia mecánica. A partir de las gráficas obtenidas con I_GAS.m. Perturbación salto escalón
en la carga local.
Simulación ante variación escalón en la potencia de carga o en la potencia de referencia
GASTWD_SA.mdl.
Regulación primaria de frecuencia


Regulación primaria de frecuencia en sistema aislado con un solo generador, RPF sincrónica
con KDROOP=0, RPF asincrónica con KDROOP0; GASTWD_SA.mdl. Análisis de la
variación de frecuencia en estado estacionario.
Regulación primaria de frecuencia en sistema aislado con dos unidades turbo vapor con
regulador de velocidad IEEEG1, cálculo de estatismo permanente, análisis del aporte de cada
generador a la RPF en función de sus estatismo permanente. Cálculo del error de estado
estacionario de frecuencia y del efecto de autorregulación de las cargas. Análisis de la máxima
variación de potencia mecánica en función de la ganancia del regulador de velocidad
(1/estatismo permanente).
SA_2Gen.mdl y I_VAPOR_2.m.
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Practica-7
GUÍA PARA LA ACTIVIDAD PRÁCTICA
TEMA: ESTABILIDAD DE PEQUEÑA SEÑAL
Análisis modal de un circuito serie RLC:
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Determinación de la función de transferencia y de su representación en espacio de estado.
Cálculo de las raíces de la ecuación característica, de la frecuencia natural no amortiguada
y del factor de amortiguamiento relativo.
Determinación y graficación de los autovalores y autovectores.
Graficación de la trayectoria de estado para distintas condiciones iniciales.
Graficación de la respuesta transitoria para distintas condiciones iniciales.
Circuito_RLC.m y RLC.mdl
Análisis modal de un sistema eléctrico simple:



Simulación de un sistema eléctrico sencillo formado por: generador, transformador, línea y
barra infinita
Variación del coeficiente de amortiguamiento. Análisis de estabilidad en función de los
autovalores. Simulación del sistema excitado por condiciones iniciales no nulas. Cálculo
de la frecuencia de la respuesta transitoria.
Análisis modal del modelo lineal. Cálculo de autovalores y autovectores. Matriz de
participación. Cálculo de residuos de cada autovalor en la respuesta transitoria de cada
variable de estado.
estabilidad1p.m, bloques1.mdl
Análisis modal de la incorporación de la dinámica del arrollamiento de campo.

Simulación de un sistema eléctrico sencillo formado por: generador (con dinámica de
circuito de campo), transformador, línea y barra infinita. bloques2.mdl
ESTABILIDAD EN SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA IEE-UNSJ Argentina
Practica-8

Con coeficiente de amortiguamiento KD=0, que arroja un comportamiento marginalmente
estable al no incluir la dinámica del circuito de campo. Análisis de estabilidad en función
de los autovalores. Simulación ante un cambio escalón en la potencia mecánica.
 Análisis modal del modelo lineal. Cálculo de autovalores y autovectores. Matriz de
participación. Cálculo del coeficiente de torque sincronizante en estado estacionario.
Cálculo de los coeficientes de torque sincronizante y de amortiguamiento en el modo de
oscilación.
estabilidad2p.m, bloques2.mdl, bloques2_PmTe.mdl, bloques2_PmDel.mdl
Análisis modal de la incorporación del sistema de excitación.

Simulación de un sistema eléctrico sencillo formado por: generador (con dinámica de
circuito de campo y sistema de excitación), transformador, línea y barra infinita.
bloques3.mdl
 Con ganancia KA del sistema de excitación variable. Análisis de estabilidad en función de
los autovalores. Simulación ante un cambio escalón en la potencia mecánica.
 Análisis modal del modelo lineal sin sistema de excitación KA=0. Cálculo de autovalores
y modos de oscilación. Cálculo del coeficiente de torque sincronizante en estado
estacionario. Cálculo de los coeficientes de torque sincronizante y de amortiguamiento en
el modo de oscilación. bloques3_PmTe.mdl, bloques3_PmDel.mdl
 Análisis modal del modelo lineal con sistema de excitación KA=200. Cálculo de
autovalores y modos de oscilación. Cálculo del coeficiente de torque sincronizante en
estado estacionario. Cálculo de los coeficientes de torque sincronizante y de
amortiguamiento en el modo de oscilación. bloques3_PmTe.mdl, bloques3_PmDel.mdl
estabilidad3.m
ESTABILIDAD EN SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA IEE-UNSJ Argentina
Practica-9
Análisis modal de la incorporación del estabilizador del sistema de potencia PSS:

Simulación de un sistema eléctrico sencillo formado por: generador (con dinámica de
circuito de campo y sistema de excitación), transformador, línea y barra infinita.
bloques4_sPSS.mdl
 Cálculo de los autovalores, factor de amortiguamiento relativa y frecuencia de oscilación.
Análisis de estabilidad en función de los autovalores. Simulación ante un cambio escalón
en la potencia mecánica.
 Análisis modal del modelo lineal. Cálculo de los coeficientes de torque sincronizante y de
amortiguamiento en el modo de oscilación. bloques4_PmTe.mdl, bloques4_PmDel.mdl
 Determinación del aporte de adelanto de fase requerido al PSS en la frecuencia de
oscilación. Cálculo de la magnitud de aporte de magnitud requerido al PSS en la
frecuencia de oscilación para un KD=0.
 Incorporación del PSS al sistema eléctrico bloques4.mdl. Análisis de su diseño utilizando
respuesta en frecuencia. PSS.mdl, bloques4_sEx.mdl, bloques4_sEx_PSS.mdl
 Análisis modal del modelo lineal con PSS. Cálculo de los coeficientes de torque
sincronizante y de amortiguamiento en el modo de oscilación. bloques4_cPSS.mdl,
bloques4_cPSS_PmTe.mdl
estabilidad4.m
ESTABILIDAD EN SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA IEE-UNSJ Argentina
Practica-10
Análisis modal del modelo lineal con PSS y transductor.

Simulación de un sistema eléctrico sencillo formado por: generador (con dinámica de
circuito de campo, transductor y sistema de excitación), transformador, línea y barra
infinita. bloques5_sPSS.mdl
 Simulación de un sistema eléctrico sencillo formado por: generador (con dinámica de
circuito de campo, transductor, sistema de excitación y PSS), transformador, línea y barra
infinita. bloques5_cPSS.mdl
 Cálculo de los coeficientes de torque sincronizante y de amortiguamiento en el modo de
oscilación con y sin PSS. bloques5_sPss_PmTe.mdl, bloques5_sPss_PmDel.mdl,
bloques5_cPSS_PmTe.mdl, bloques5_cPSS_PmDel.mdl,
 Determinación de las variables de estado y cálculo de los autovalores y matriz de
participación con y sin PSS. Visualización de los elementos de la matriz de participación.
bloques5_sPss.mdl , bloques5_cPSS.mdl
estabilidad5.m
ESTABILIDAD EN SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA IEE-UNSJ Argentina
Practica-11