Análisis y operación de sistemas de energía eléctrica / coordinador Antonio Gómez Expósito ; Ali Abur ... [et al.].

CONTENIDO
Prólogo
Los sistemas de energía eléctrica
1.1 Una primera visión
1.1.1 El producto electricidad
1.1.2 El mayor sistema industrial creado por la Humanidad
1.1.3 Evolución histórica: los orígenes
1.1.4 Evolución histórica: la organización del sector eléctrico
1.1.5 El impacto medioambiental
1.1.6 Los puntos de vista tecnológico, económico y regulador
1.2 El contexto tecnológico
1.2.1 Configuración y estructura de un sistema de energía eléctrica
1.2.2 El consumo
1.2.3 La producción
1.2.4 El transporte
1.2.5 La distribución
1.2.6 Control y protección
1.3 El contexto económico
1.3.1 El sector eléctrico y la actividad económica
1.3.2 La gestión económica de un sistema eléctrico: planificación y operación del sistema
1.3.3 Las funciones de expansión y operación en el contexto tradicional
1.3.4 Las funciones de planificación y operación en el nuevo contexto regulador del sector
1.4 El contexto regulador
1.4.1 Regulación tradicional y regulación en competencia
1.4.2 La nueva regulación eléctrica: motivación
1.4.3 La nueva regulación eléctrica: en qué consiste
1.4.4 Naturaleza de las actividades eléctricas
1.4.5 Separación de actividades
1.4.6 Las actividades de generación
1.4.7 Las actividades de red
1.4.8 Las actividades de transacción
1.4.9 Actividades complementarias
1.4.10 Las actividades de coordinación
1.4.11 Completando el nuevo marco regulatorio
1.4.12 El nuevo marco regulatorio español
1.5 Retos y perspectivas de futuro
2 Elementos de los sistemas de energía eléctrica
2.1 Modelización de redes de energía eléctrica
2.2 Valores por unidad
2.2.1 Definición
2.2.2 Elección y cambio de base
2.3 Líneas eléctricas
2.3.1 Parámetros de líneas
2.3.2 Cables aislados
2.3.3 Modelos de líneas en régimen estacionario sinusoidal
2.3.4 Condiciones de funcionamiento de las líneas eléctricas
2.3.5 Líneas alimentando a distintos modelos de cargas
2.4 Transformadores de potencia
2.4.1 Transformador monofásico
2.4.2 Transformador trifásico
2.4.3 Transformadores de tres devanados
2.4.4 Transformadores regulables
2.5 La máquina síncrona
2.5.1 Máquina síncrona de rotor cilíndrico
2.5.2 Condiciones de funcionamiento de la máquina síncrona
2.5.3 Máquina síncrona de rotor de polos salientes
2.6 La máquina asíncrona o de inducción
2.7 Consumos
2.7.1 Modelos estacionarios
2.7.2 Modelos funcionales
2.7.3 Modelos predictivos
3 Flujo de cargas
3.1 Introducción
3.2 Formulación del problema
3.3 Métodos iterativos simples
3.3.1 Método de Gauss-Seidel
3.3.2 Método basado en la matriz de impedancias
3.4 Método de Newton-Raphson
3.4.1 Formulación polar
3.4.2 Formulación rectangular
3.5 Método desacoplado rápido
3.6 Flujo de cargas en continua
3.7 Ajuste de límites y reguladores
3.7.1 Límites de reactiva en nudos PV
3.7.2 Transformadores reguladores
3.7.3 Intercambio entre áreas
3.8 Aplicación a redes de distribución radiales
3.9 Sistemas de gran dimensión
4 Estimación de estado
4.1 Introducción
4.2 Formulación del problema
4.2.1 Modelo de la red y del sistema de medidas
4.3 Solución mediante las ecuaciones normales
4.3.1 Estimador desacoplado rápido
4.4 Análisis de observabilidad
4.4.1 Análisis numérico de observabilidad
4.4.2 Análisis topológico de observabilidad
4.5 Técnicas de solución alternativas
4.5.1 Factorización ortogonal
4.5.2 Utilización de restricciones de igualdad
4.5.3 Matriz aumentada de Hachtel
4.6 Detección e identificación de datos erróneos
4.6.1 Propiedades de los residuos de las medidas
4.6.2 Clasificación de medidas
4.6.3 Detección de datos erróneos
4.6.4 Identificación de datos erróneos
4.7 Estimadores no cuadráticos
4.8 Errores topológicos y en los parámetros
4.8.1 Estimación de parámetros
4.8.2 Estimación de tomas
4.8.3 Errores topológicos
5 Control de frecuencia y de tensiones
5.1 Introducción
5.1.1 Estructura del control
5.1.2 El control como servicio complementario
5.2 Control primario: el generador síncrono
5.2.1 Control de tensión
5.2.2 Control de velocidad
5.3 Control secundario de tensiones
5.3.1 Flujo de cargas extendido
5.3.2 Selección de nudos pilotos
5.3.3 Ley de control
5.3.4 Funcionamiento del control secundario de tensiones
5.4 Control secundario de frecuencia e intercambios
5.4.1 Sistemas multiárea
5.4.2 Modelo de interconexión elástica
5.4.3 Modelo de interconexión rígida
5.4.4 Control en un sistema multiárea
5.5 Control terciario de frecuencia y de tensiones
6 Operación del sistema de generación
6.1 Introducción
6.2 Despacho económico
6.2.1 Despacho económico básico
6.2.2 Despacho económico sin pérdidas y sin límites de generación
6.2.3 Despacho económico sin pérdidas y con límites de generación
6.2.4 Despacho económico con pérdidas
6.2.5 Despacho económico con límites de red
6.2.6 Reparto óptimo de cargas
6.3 Programación horaria y coordinación hidrotérmica
6.4 Explotación competitiva
6.5 Algoritmos de cierre de mercado
6.5.1 Subasta mono-periodo
6.5.2 Subasta multi-periodo
6.5.3 Subasta walrasiana
6.5.4 Gestión de saturaciones y asignación de pérdidas
6.6 La perspectiva del productor
6.6.1 Productor precio-aceptante
6.6.2 Productor fijador de precios
6.7 La perspectiva del comercializador
6.8 La perspectiva del consumidor
6.9 Resumen y conclusiones
7 Operación del sistema de transporte
7.1 Introducción
7.2 Estados del sistema eléctrico
7.3 Evaluación de la seguridad: análisis de contingencias
7.3.1 Análisis de contingencias basado en factores de distribución
7.3.2 Análisis de contingencias basado en flujos de cargas
7.4 Flujos de cargas óptimos
7.5 Operación del sistema de transporte
7.5.1 Operación en estado de emergencia
7.5.2 Operación en estado de alerta
7.5.3 Operación en estado seguro
7.5.4 Operación en estado de reposición
7.6 Operación del transporte en sistemas abiertos a la competencia
7.6.1 Resolución de restricciones técnicas
7.6.2 Tarifas de transporte
7.6.3 Derechos de transporte
7.6.4 Pérdidas en el transporte
7.6.5 Servicios complementarios
7.7 Fiabilidad en sistemas de energía eléctrica
7.7.1 Modelos de los elementos en los análisis de fiabilidad
7.7.2 Estructura jerárquica en los estudios de fiabilidad
7.7.3 Indices de fiabilidad
7.7.4 Cálculo de índices de fiabilidad
8 Análisis de transitorios electromagnéticos
8.1 Procesos transitorios en sistemas eléctricos de energía
8.2 Componentes de un sistema eléctrico de energía
8.2.1 Introducción
8.2.2 Componentes básicos
8.3 Análisis de transitorios electromagnéticos
8.3.1 Introducción
8.3.2 Técnicas analíticas
8.3.3 Técnicas gráficas
8.3.4 Técnicas numéricas
8.4 Representación de componentes
8.4.1 Selección de modelos
8.4.2 Clasificación de frecuencias
8.4.3 Representación de componentes en el cálculo de transitorios
8.5 Sobretensiones en sistemas eléctricos de energía
8.5.1 Clasificación de sobretensiones
8.5.2 Análisis de sobretensiones
8.5.3 Características de las sobretensiones
8.5.4 Limitación de sobretensiones
9 Análisis de faltas y protecciones
9.1 Introducción
9.2 Relación entre los regímenes transitorio y estacionario en cortocircuitos
9.3 Cortocircuitos equilibrados en redes
9.4 Componentes simétricas
9.4.1 Modelo en componentes simétricas de una fuente de tensión trifásica
9.4.2 Modelo en componentes simétricas de líneas
9.4.3 Modelo en componentes simétricas de transformadores
9.5 Cortocircuitos desequilibrados
9.5.1 Falta línea-tierra
9.5.2 Falta línea-línea
9.5.3 Falta línea-línea-tierra
9.5.4 Análisis matricial de cortocircuitos desequilibrados
9.6 Cortocircuitos en redes con máquinas síncronas
9.6.1 Modelo en componentes simétricas de una máquina síncrona
9.7 Cortocircuitos en redes con máquinas asíncronas
9.7.1 Modelo en componentes simétricas de una máquina asíncrona
9.8 Los sistemas de puesta a tierra desde el punto de vista del análisis de cortocircuitos
9.9 Ejemplo de construcción de redes de secuencias y cálculo de cortocircuitos
9.10 Protección ante faltas en redes eléctricas
9.10.1 Necesidad de un sistema de protección
9.10.2 Características funcionales de un sistema de protección
9.10.3 Estructura de un sistema de protección
9.10.4 Elementos de un equipo de protección
9.10.5 Funciones de protección
9.11 Protecciones de sobreintensidad
9.11.1 Redes radiales
9.11.2 Redes malladas
9.12 Protecciones de distancia
9.13 Protecciones diferenciales
9.13.1 Protección diferencial de barras
9.14 Otras protecciones
9.15 Tipos constructivos
10 Estabilidad de ángulo y de tensiones
10.1 Introducción
10.2 Definiciones y clasificaciones del problema de estabilidad
10.3 Modelo simplificado del generador síncrono
10.3.1 Modelo mecánico
10.3.2 Modelo eléctrico
10.3.3 Conexión de los modelos mecánico y eléctrico
10.4 Estabilidad de gran perturbación con modelos simplificados
10.4.1 Generador conectado a un nudo infinito: criterio de las áreas
10.4.2 Generador conectado a un nudo infinito: simulación en el tiempo
10.4.3 Sistema multimáquina: simulación en el tiempo
10.5 Estabilidad de pequeña perturbación con modelos simplificados
10.5.1 Generador conectado a un nudo infinito
10.5.2 Sistema multimáquina
10.6 Modelo detallado del generador
10.6.1 Modelo detallado de la máquina síncrona
10.6.2 Modelo detallado del sistema de excitación
10.6.3 Modelo detallado de la turbina
10.7 Efectos del modelado en la estabilidad de ángulo
10.7.1 Efecto en la estabilidad de gran perturbación
10.7.2 Efecto en la estabilidad de pequeña perturbación
10.8 Métodos de mejora de la estabilidad de ángulo
10.8.1 Métodos de mejora de la estabilidad de gran perturbación
10.8.2 Métodos de mejora de la estabilidad de pequeña perturbación
10.9 Estabilidad de tensiones
10.9.1 Definiciones básicas
10.9.2 Bifurcaciones en sistemas de energía eléctrica
10.9.3 Técnicas de análisis
10.9.4 Aplicaciones prácticas
11 Flujo de cargas con armónicos
11.1 Introducción
11.1.1 Consideraciones previas
11.1.2 Armónicos característicos y no característicos
11.2 Modelos de elementos de la red lineal
11.2.1 Líneas de transporte
11.2.2 Generadores
11.2.3 Transformadores
11.2.4 Carga convencional
11.2.5 Filtros y baterías de condensadores
11.3 Modelos de cargas no lineales
11.3.1 Modelo de rectificador
11.3.2 Modelo de horno de arco
11.3.3 Modelo de compensador
11.3.4 Ajuste del punto de funcionamiento
11.3.5 Consideraciones sobre transformadores de rectificadores y hornos
11.3.6 Sensibilidades de las corrientes a las tensiones armónicas
11.4 Penetración de armónicos
11.4.1 Equivalentes de red
11.4.2 Resonancia
11.5 Interacción armónica
11.5.1 Algoritmos de resolución en un sistema monopuerta
11.5.2 Algoritmos de resolución en un sistema multipuerta
11.6 Flujo de cargas con armónicos
11.6.1 Partes constitutivas del flujo de cargas armónico
11.6.2 Aplicaciones
11.7 Normativa
12 Flujo de cargas trifásico
12.1 Introducción
12.1.1 Estado del arte
12.1.2 Formulación basada en residuos de intensidad
12.2 Ecuaciones que definen el flujo de cargas
12.2.1 Ecuaciones asociadas a los nudos PQ
12.2.2 Ecuaciones asociadas a los nudos PV
12.3 Solución por el método de Newton-Raphson
12.4 Elementos modelados como admitancia constante
12.4.1 Condensadores, filtros y cargas de impedancia constante
12.4.2 Transformadores
12.4.3 Líneas
12.5 Elementos con especificaciones de potencia constante
12.5.1 Modelos de cargas estructuralmente equilibradas
12.5.2 Modelo de carga desequilibrada con neutro
12.5.3 Modelo de carga desequilibrada sin neutro
12.5.4 Modelo de carga dinámica
12.6 Límites de potencia reactiva para los generadores
12.7 Ejemplos de aplicación
12.7.1 Red IEEE de 14 nudos
12.7.2 Red IEEE de 118 nudos
12.7.3 Red de gran dimensión
12.7.4 Resultados referentes a la convergencia
A Solución de sistemas de ecuaciones lineales
A.1 Introducción
A.2 Eliminación gaussiana y factorización LU
A.3 Árbol de la factorización y vectores dispersos
A.4 Inversa dispersa
A.5 Modificación de la matriz de coeficientes
A.5.1 Refactorización parcial
A.5.2 Actualización de factores LU
A.6 Reducciones y equivalentes
A.6.1 Equivalentes grandes
A.6.2 Reducción adaptativa
A.6.3 Equivalentes pequeños
A.7 Compensación
A.8 Factorización QR y rotaciones de Givens
B Programación matemática
B.1 Programación lineal
B.1.1 Formas estándar y canónica
B.1.2 Perspectiva algebraica
B.1.3 El mecanismo del Simples
B.1.4 Sensibilidad
B.1.5 Dualidad
B.2 Programación lineal entera mixta
B.2.1 El método de ramificación y cotas
B.2.2 Estrategias de ramificación y procesado
B.3 Programación no lineal. Condiciones de optimalidad
B.3.1 Problemas sin restricciones
B.3.2 Problemas con restricciones de igualdad y desigualdad
B.4 Problemas sin restricciones. Métodos de solución
B.4.1 El método del gradiente
B.4.2 El método de Newton
B.4.3 Métodos cuasi-Newton
B.4.4 Métodos de direcciones conjugadas
B.4.5 Métodos que no requieren derivadas
B.5 Problemas con restricciones. Métodos de solución
B.5.1 Métodos de penalización
B.5.2 Penalización y multiplicadores de Lagrange
B.5.3 Métodos de barrera
B.5.4 Barreras y multiplicadores de Lagrange
B.5.5 Métodos basados en el lagrangiano aumentado
B.5.6 Método primal dual de punto interior
Indice de materias