Análisis de sistemas de potencia / John J. Grainger, William D. Stevenson.

Basado en: Elements of power system analysis o Análisis de sistemas de potencia de William D. Stevenson. Se mantiene como primer autor a Stevenson por dicha razón.

CONTENIDO
1 Conceptos básicos 1
1.1 Introducción 1
1.2 Notación de un subíndice 3
1.3 Notación de dos subíndices 4
1.4 Potencia en circuitos de ca monofásicos 5
1.5 Potencia compleja 9
1.6 El triángulo de potencia 10
1.7 Dirección del flujo de potencia 11
1.8 Voltaje y corriente en circuitos trifásicos balanceados 13
1.9 Potencia en circuitos trifásicos balanceados 22
1.10 Cantidades en por unidad 23
1.11 Cambio de base de cantidades en por unidad 27
1.12 Ecuaciones de nodo 28
1.13 El diagrama unifilar o de una línea 31
1.14 Diagramas de impedancia y de reactancia 33
2 Transformadores 38
2.1 El transformador ideal 38
2.2 Bobinas magnéticamente acopladas 43
2.3 El circuito equivalente de un transformador monofásico 48
2.4 Impedancias en por unidad en circuitos de transformadores monofásicos 52
2.5 Transformadores trifásicos 54
2.6 Transformadores trifásicos: defasamiento y circuitos equivalentes 59
2.7 El autotransformador 66
2.8 Impedancias en por unidad de transformadores de tres devanados 67
2.9 Transformadores de cambio de derivación y regulantes 70
2.10 Ventajas de los cálculos en por unidad 75
3 La máquina sincrónica 81
3.1 Descripción de la máquina sincrónica 82
3.2 Generación trifásica 85
3.3 Reactancia sincrónica y circuitos equivalentes 93
3.4 Control de las potencias real y reactiva 98
3.5 Diagrama de capacidad de carga 102
3.6 El modelo de la máquina de dos ejes 109
3.7 Ecuaciones de voltaje: máquina de polos salientes 115
3.8 Efectos transitorios y subtransitorios 118
3.9 Corrientes de cortocircuito 122
4 Impedancia serie de lineas de trasmisión 131
4.1 Tipos de conductores 132
4.2 Resistencia 133
4.3 Valores tabulados de resistencia 136
4.4 Inductancia de un conductor debida al flujo interno 136
4.5 Enlaces de flujo entre dos puntos externos a un conductor aislado 139
4.6 Inductancia de una línea monofásica de dos conductores 141
4.7 Enlaces de flujo de un conductor dentro de un grupo 142
4.8 Inductancia de líneas de conductores compuestos 144
4.9 El uso de tablas 148
4.10 Inductancia de líneas trifásicas con espaciamiento equilátero 150
4.11 Inductancia de líneas trifásicas con espaciamiento asimétrico 150
4.12 Cálculos de inductancia para conductores agrupados 153
5 Capacitancia de líneas de trasmisión 159
5.1 Campo eléctrico de un conductor largo y recto 160
5.2 Diferencia de potencial entre dos puntos debida a una carga 160
5.3 Capacitancia de una línea de dos conductores 162
5.4 Capacitancia de una línea trifásica con espaciamiento equilátero 166
5.5 Capacitancia de una línea trifásica con espaciamiento asimétrico 168
5.6 Efecto del suelo sobre la capacitancia de las líneas de trasmisión trifásicas 171
5.7 Cálculos de capacitancia para conductores agrupados 173
5.8 Lineas trifásicas con circuitos paralelos 175
6 Relaciones de voltaje y corriente en una línea de trasmisión 181
6.1 Representación de lineas 183
6.2 La línea de trasmisión corta 184
6.3 La línea de longitud media 188
6.4 La línea de trasmisión larga: solución de las ecuaciones diferenciales 190
6.5 La línea de trasmisión larga: interpretación de las ecuaciones 192
6.6 La línea de trasmisión larga: forma hiperbólica de las ecuaciones 194
6.7 El circuito equivalente de una línea larga 199
6.8 Flujo de potencia a través de una línea de trasmisión 201
6.9 Compensación reactiva de lineas de trasmisión 204
6.10 Transitorios en lineas de trasmisión 207
6.11 Análisis transitorio: ondas viajeras 208
6.12 Análisis transitorio: reflexiones 212
6.13 Trasmisión en corriente directa 217
7 El modelo de admitancia y cálculo de redes 223
7.1 Admitancias de rama y de nodo 224
7.2 Ramas acopladas mutuamente en Y barra 229
7.3 Una red de admitancias equivalentes 236
7.4 Modificación de Y barra 239
7.5 La matriz de incidencia de la red y Y barra 241
7.6 El método de eliminación sucesiva 246
7.7 Eliminación de nodos (reducción de Kron) 254
7.8 Factorización triangular 257
7.9 Esparcimiento y ordenamiento casi-óptimo 262
8 El modelo de impedancias y los cálculos de red 266
8.1 Las matrices de admitancia e impedancia de barra 267
8.2 Teorema de Thévenin y Z barra 270
8.3 Modificación de una Z barra existente 276
8.4 Determinación directa de Z barra 283
8.5 Cálculo de los elementos de Z barra usando Y barra 287
8.6 Transformaciones sin variación de potencia 291
8.7 Ramas mutuamente acopladas en Z barra 297
9 Soluciones de flujos de potencia 309
9.1 El problema de flujos de potencia 309
9.2 El método de Gauss-Seidel 315
9.3 El método de Newton-Raphson 322
9.4 La solución de flujos de potencia de Newton-Raphson 326
9.5 Estudios de flujos de potencia en el diseño y operación de sistemas 334
9.6 Transformadores regulantes 339
9.7 El método desacoplado de flujos de potencia 345
10 Fallas simétricas 358
10.1 Transitorios en circuitos serie RL 359
10.2 Voltajes internos de máquinas con carga bajo condiciones de falla 361
10.3 Cálculo de fallas usando Z barra 367
10.4 Cálculos de falla usando los circuitos equivalentes de Z barra 372
10.5 Selección de interruptores 378
11 Componentes simétricas y redes de secuencia 391
11.1 Síntesis de fasores asimétricos a partir de sus componentes simétricas 392
11.2 Las componentes simétricas de los fasores asimétricos 393
11.3 Circuitos simétricos Y y delta 397
11.4 Potencia en términos de componentes simétricas 401
11.5 Circuitos de secuencia de impedancias Y y delta 403
11.6 Circuitos de secuencia de una línea de trasmisión simétrica 409
11.7 Circuitos de secuencia de la máquina sincrónica 415
11.8 Circuitos de secuencia de transformadores Y-delta 422
11.9 Impedancias serie asimétricas 431
11.10 Redes de secuencia 433
12 Fallas asimétricas 441
12.1 Fallas asimétricas en sistemas de potencia 441
12.2 Fallas monofásicas de línea a tierra 452
12.3 Fallas línea a línea 458
12.4 Fallas de doble línea a tierra 463
12.5 Problemas de demostración 468
12.6 Fallas de conductor abierto 477
13 Operación económica de sistemas de potencia 498
13.1 Distribución de carga entre unidades dentro de una central generadora 499
13.2 Distribución de carga entre plantas 507
13.3 La ecuación de las pérdidas de trasmisión 509
13.4 Una interpretación de la transformación C 518
13.5 Despacho económico clásico con pérdidas 520
13.6 Control automático de la generación 527
13.7 Demanda de una unidad 537
13.8 Resolviendo el problema de demanda de unidad 542
14 Métodos de Z barra en el análisis de contingencias 556
14.1 Adición y eliminación de lineas múltiples 557
14.2 Solución por partes de sistemas interconectados 564
14.3 Análisis de contingencias simples 574
14.4 Análisis de contingencias múltiples 583}
14.5 Análisis de contingencia por el modelo de cd 589
14.6 Reducción del sistema para estudios de contingencias y fallas 591
15 Estimación de estado de sistemas de potencia 603
15.1 El método de los mínimos cuadrados 604
15.2 Estadística, errores y estimados 611
15.3 Pruebas para datos erróneos 616
15.4 Estimación de estado de un sistema de potencia 624
15.5 La estructura y formación de Hx 636
16 Estabilidad de sistemas de potencia 654
16.1 El problema de estabilidad 654
16.2 Dinámica del rotor y la ecuación de oscilación 657
16.3 Consideraciones adicionales de la ecuación de oscilación 661
16.4 La ecuación potencia-ángulo 665
16.5 Sincronización de los coeficientes de potencia 672
16.6 Criterio de áreas iguales para la estabilidad 675
16.7 Otras aplicaciones del criterio de áreas iguales 681
16.8 Estudios de estabilidad considerando múltiples máquinas: representación clásica 684
16.9 Solución por partes de la curva de oscilación 691
16.10 Programas computacionales para estudios de estabilidad transitoria 698
16.11 Factores que afectan la estabilidad transitoria 699
Apéndice A
A.1 Devanados distribuidos de una máquina sincrónica 711
A.2 Transformación P de las cantidades del estator 720
Apéndice B
B.1 Esparcimiento y ordenamiento casi-óptimo 722
B.2 Esparcimiento de la matriz jacobiana 727