Metodologías para el análisis de escenarios de distribución eléctrica utilizando PSCAD y Python

Abstract

RESUMEN: La gran cantidad de redes eléctricas existentes, así como la creciente complejidad de estas, hacen que las herramientas de simulación de circuitos cobren mucha importancia, las cuales, acompañadas de un lenguaje de programación, facilitan en gran medida el estudio de las diferentes situaciones que puedan darse en ellas. El presente proyecto, consiste precisamente en la combinación de PSCAD y Python para la realización de análisis sobre una línea eléctrica de media tensión, en la cual aparece una falta del tipo fase-tierra. En él, se plantean cuatro escenarios distintos en los que se modifican la impedancia del neutro, la resistividad del terreno, la longitud de los tramos y finalmente, el punto donde se produce el cortocircuito para experimentar como afecta esto a la corriente de defecto. El informe comienza con una pequeña introducción del tema a tratar, mediante el contexto, se ubica la etapa de la distribución dentro del conjunto del sistema eléctrico de potencia, se recalca la importancia del empleo de herramientas de simulación y varias de las acciones que permiten desempeñar, y se comentan brevemente las diferentes faltas que pueden ocurrir en las redes eléctricas. En este mismo apartado, se fijan los objetivos que se persiguen con la realización del trabajo. Seguidamente, se exponen el software y el lenguaje de programación utilizados, PSCAD y Python, a un nivel más bien histórico y descriptivo, para después entrar en el desarrollo de lo que es el propio proyecto. En la configuración del entorno se agrupan los pasos previos al análisis de escenarios, en los cuales se modela la línea de media tensión, se diseña el circuito mediante los elementos ofrecidos en PSCAD y se explica la finalidad de los distintos fragmentos que componen el código de Python. Posteriormente, se definen los casos de estudio, que como se mencionó, serán cuatro y todos ellos enfocados en el comportamiento de la intensidad de falta al aplicar variaciones en parámetros que caracterizan la línea. A continuación, se presentan las conclusiones obtenidas a cerca del proyecto, en las cuales se resaltan los puntos fuertes de las herramientas y se resume lo sucedido de forma general en los análisis. Para terminar, se añaden las referencias de las principales páginas de las que se ha extraído la información relevante y los anexos, con planos de algunas estructuras que componen la línea y el código de Python completo.

ABSTRACT: The vast amount of electrical power networks and its increasing complexity are making circuit simulation tools gain a lot of leverage, which, combined with programming languages, facilitate the study of the different situations that may arise in them. The purpose of this project is to use PSCAD and Python for the analysis of a medium voltage power line, in which a phase-to-earth fault appears. In it, four different scenarios are proposed in which neutral impedance, ground resistivity, stretches length and finally, the point where the short-circuit occurs are modified to experiment how this affects the defective current. The report begins with a short introduction about the topic to be discussed. In the context, the stages that are part of the electric power system are explained, the importance of using simulation tools and several of the actions that enable are emphasized, and the different faults that may occur in electrical networks are briefly commented. The same chapter sets out the objetives sought with the completion of work. Next, the software and the programming languages used, PSCAD and Python, are exposed to a rather historical and descriptive level, and then enter into the development of what the project itself is. The workspace configuration includes the steps prior to the analysis of scenarios, in which the medium voltage line is modeled, the circuit is designed using the elements provided by PSCAD and the purpose of the different fragments that make up the Python code is explained. Subsequently, the study cases are defined. As mentioned above, there will be four and all of them focused on the behavior of the fault current when applying variations in parameters that characterize the line. Then, there is a presentation of the conclusions obtained about the project, in which the advantages of the tools are highlighted and what happened, in general way, in the analyzes is summarized. Finally, the references of the main pages from which the relevant information has been extracted and the annexes, with blueprints of some structures that form the line and the complete python code, are added.