Este documento trata sobre varios temas relacionados con el análisis del flujo de potencia en sistemas eléctricos. Explica conceptos como la potencia activa, reactiva e instantánea, y analiza métodos como Gauss-Seidel y Newton-Raphson para resolver problemas de flujo de potencia. También describe diferentes tipos de barras y arreglos en sistemas eléctricos de potencia, así como el estudio del flujo de carga para sistemas radiales.

1. FLUJO DE POTENCIA
INTEGRANTE:
ANTONIO HERNANDEZ
CI: 27.380.061
GARCIA ROBERT
PROFESOR:
ING. MANUEL LIMA
PNF ELECTRICIDAD 01
T4-F1
EL TIGRE 05.06.2020

2. ANALISIS DE FLUJO DE CARGA
EN LOS SISTEMAS ELECTRICOS
DE POTENCIA
Se usa la teoría de la potencia instantánea para sistemas eléctricos
monofásicos. Para sistemas monofásicos lineales, es decir para
sistemas alimentados con una tensión que sólo contiene la
componente fundamental y que sólo demanda la componente
fundamental de corriente, el grupo de trabajo del estándar
define la potencia instantánea fundamental ( P1) conformada
por la potencia activa instantánea fundamental (Pa1 ) y la
potencia reactiva instantánea fundamental ( Pq1):

3. ANALISIS DE FLUJO DE CARGA
EN LOS SISTEMAS ELECTRICOS
DE POTENCIA
Para sistemas eléctricos monofásicos no lineales, la IEEE
Std. 1459 (2010) muestra una
expresión de potencia instantánea ( P) que se compone
de la potencia activa
instantánea (Pa) y potencia reactiva instantánea (Pq):
Pa contiene términos de potencia instantánea
fundamentales y no fundamentales. El valor medio
de es positivo y contiene a P1 y a la potencia activa
armónica (Ph). A pesar de
que Ph corresponde a un flujo unidireccional de la red
de suministro a la carga (valor medio
positivo), es considerado ineficiente, ya que provoca
pérdidas de potencia en los conductores, es
muy perjudicial para las cargas electrónicas sensibles, y
ocasiona problemas de estabilidad en
motores y generadores, Giadrossi et al. (2008).

4. ANALISIS DE FLUJO DE CARGA
EN LOS SISTEMAS ELECTRICOS
DE POTENCIA
TEORIA DE LA POTENCIA INSTANTÁNEA EXTENDIDA A
SISTEMAS TRIFÁSICOS
En sistemas eléctricos monofásicos a sistemas eléctricos trifásicos. Generalmente al
multiplicar voltajes y corrientes instantáneos en las ecuaciones de potencia aparecen términos
cuadráticos sinusoidales, con los que no es posible explicar el flujo de potencia del sistema ni
mucho menos identificar que flujos son eficientes o ineficientes. En esta sección se obtendrán
expresiones de potencia instantánea a partir de la descomposición de sus términos cuadráticos
en términos sinusoidales puros. Estas nuevas expresiones de potencia instantánea tienen
interpretación física y con ellas es posible realizar la cuantificación de la potencia eléctrica.
Se propondrán expresiones de potencia instantánea para sistemas lineales, no lineales,
equilibrados y desequilibrados reflejando lo que sucede en cada instante de tiempo en el
sistema de potencia, lo que las convierte en expresiones valiosas que pueden ser usadas en
filtros y compensadores activos.

5. ANÁLISIS DE LOS TIPOS DE
BARRAS DE LOS SISTEMAS
ELÉCTRICOS DE POTENCIA.
Barra sencilla (menos confiabilidad y mas económica
Es el arreglo más simple desde el punto de vista constructivo,
considerando la cantidad de equipo y el área que ocupa,
también resulta ser el más económico. No obstante, la
confiabilidad de servicio es poca, ya que una falla en la barra
principal provoca la salida de operación de la misma.9
Asimismo, el mantenimiento a los interruptores se dificulta, ya
que es necesario dejar fuera de servicio parte de la subestación.

6. ANÁLISIS DE LOS TIPOS DE
BARRAS DE LOS SISTEMAS
ELÉCTRICOS DE POTENCIA.
Barra principal y barra de transferencia
Es una variante del arreglo anterior, en el cual se utiliza una
barra de transferencia para sustituir, a través de un
interruptor, algún interruptor que necesite mantenimiento.
Barra principal y barra auxiliar Este arreglo ofrece una mayor continuidad
de servicio, puesto que, en caso de existir una falla en cualquiera de las dos
barras, ocasiona la pérdida de los elementos conectados a la barra fallada.
Debido a ello, la subestación puede ser operada como dos subestaciones
independientes con arreglo de barra simple. 12 Permite dar mantenimiento
a los interruptores sin perder los elementos conectados a él y desenergizar
cualquiera de las dos barras sin alterar el funcionamiento de la subestación.
Sin embargo, aumentan las maniobras en el equipo cuando se utiliza el
interruptor de amarre como interruptor de transferencia. La cantidad de
equipo requerido es mayor, por tanto, su costo también incrementa.

7. ANÁLISIS DE LOS TIPOS DE
BARRAS DE LOS SISTEMAS
ELÉCTRICOS DE POTENCIA.
Doble barra y barra de transferencia
Ofrece las mismas ventajas que el arreglo anterior, con la diferencia de que
se requieren pocas maniobras para hacer uso del interruptor de
transferencia. 14 Barra 1 Barra 2 Barra de Transferencia Amarre . En este
caso, la subestación puede ser operada como dos subestaciones
independientes de barra principal y barra de transferencia.
Anillo (mayor confiabilidad y costo)
Arreglo que permite continuidad de servicio, ya que evita la salida completa en caso
de falla en las barras. Además, ofrece la posibilidad de dar mantenimiento a los
interruptores sin que se pierda el suministro de energía.15 Cuando un interruptor
está en mantenimiento, pueden ocurrir disparos en la protección, debido a que al
abrir el anillo se puede incrementar la corriente de carga en los otros interruptores
que permanecen en servicio. Esto puede evitarse realizando el mantenimiento en
condiciones de baja carga. Prácticamente requiere el mismo equipo que el arreglo de
barra sencilla, por lo que su costo es similar

8. ANÁLISIS DE LOS TIPOS DE
BARRAS DE LOS SISTEMAS
ELÉCTRICOS DE POTENCIA.
Interruptor y medio
Arreglo que ofrece buena confiabilidad y ventajas para las
operaciones de mantenimiento sin tener que interrumpir el
servicio. Regularmente las transferencias se hacen a través
de los interruptores, lo que permite conservar la protección
aun cuando alguno se encuentre en mantenimiento. 17 Barra
1 Barra 2 Ocurre lo mismo que en el arreglo de anillo, cuando
un interruptor está en mantenimiento, ya que al tener algún
interruptor fuera de servicio, puede manifestarse un exceso
de carga en los restantes y provocar disparos en las
protecciones. Este arreglo se utiliza en subestaciones de 115,
230 y 400 [kV], sobre todo en aquéllas de interconexión que
forman parte de un sistema en anillo.

9. ANÁLISIS DE LOS TIPOS DE
BARRAS DE LOS SISTEMAS
ELÉCTRICOS DE POTENCIA.
Doble interruptor (mayor confiabilidad y costo)
Es la mejor opción en cuanto a confiabilidad se refiere, no
obstante, es un arreglo más costoso que los anteriores y por
ello se emplea en aquellos casos en que la continuidad es
muy importante. Con un interruptor fuera de servicio, se
ocasiona la pérdida de únicamente el elemento disparado.
Las subestaciones con éste arreglo pueden ser operadas como
dos subestaciones independientes de barra simple.

10. ANÁLISIS DEL PROBLEMA DE
FLUJO DE POTENCIA.
Es una herramienta importante que involucra análisis
numérico aplicado a un sistema de potencia. En el estudio del
flujo de potencia usualmente se usa una notación
simplificada tal como el diagrama unifilar y el sistema por
unidad y se centra en varias formas de la potencia eléctrica
AC (por ejemplo, voltajes, ángulos de los voltajes, potencia
activa y potencia reactiva). Este estudio analiza los sistemas
de potencia operando en estado estacionario. Existen varios
software que implementan el estudio del flujo de potencia.

11. ANÁLISIS DEL PROBLEMA DE
FLUJO DE POTENCIA.
Modelo
Un modelo de flujo de carga AC es un modelo usado en
ingeniería eléctrica para analizar redes de potencia. Este
modelo suministra un sistema no lineal que describe el flujo de
energía por cada línea de transmisión. Debido a la no linealidad,
en muchos casos el análisis de grandes redes por medio del
modelo de flujo de carga AC no es realizable, y un modelo lineal
(pero menos exacto) de flujo de carga DC es usado en su lugar.
Ambos modelos con aproximaciones muy simples de la
realidad.

12. ANÁLISIS DEL PROBLEMA DE
FLUJO DE POTENCIA.
Flujo de potencia o flujo de carga
Es común que en artículos y libros, especialmente los
más viejos, el estudio de flujo de potencia sea llamado
estudio de flujo de carga. Algunos autores opinan que
está última notación debe evitarse, argumentado que la
carga no fluye, pero la potencia sí.
Los estudios del flujo de potencia o flujo de carga son
importantes para el planeamiento de la expansión
futura de los sistemas de potencia, así como para
determinar la mejor operación de los sistemas
existentes. La principal información obtenida del
problema de flujo de potencia es la magnitud y ángulo
de la fase del voltaje en cada nodo, y la potencia activa
y reactiva fluyendo en cada línea.

13. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS
BÁSICOS.
La potencia real o activa (P)
Es la proporción por unidad de tiempo, o ritmo con la cual la
energía eléctrica es transferida por un circuito eléctrico, es decir, la
cantidad de energía eléctrica entregada o absorbida por un
elemento en un momento determinado.
Su unidad de medida es en vatios (w) se calcula: P=U.I.COS𝝋
Siendo 𝝋 = arctg X/R
Donde X es la reactancia y R la resistencia de la carga conectada a la impedancia.

14. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS
BÁSICOS.
Potencia Reactiva
Es la potencia que necesitan las bobinas y los condensadores para generar
campos magnéticos o eléctricos, pero que no se transforma en trabajo efectivo,
sino que fluctúa por la red entre el generador y los receptores.
Su unidad de medida es el Voltamperio Reactivo (Var)
Se calcula como: Q= U.I. SEN𝝋

15. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS
BÁSICOS.
Error de potencia activa
Los centros de control se encargan de mantener el funcionamiento
dentro de los limites operativos aceptables
En áreas del sistema eléctrico monitoreando los niveles de tensión,
frecuencia, producción de unidades generadoras y flujos de
potencia por áreas de interconexión. Las variaciones en la potencia
activa afectan principalmente a la frecuencia del sistema. Las
variaciones en la potencia reactiva es menos sensible a cambios den
la frecuencia y afecta localmente la magnitud de la tensión.

16. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS
BÁSICOS.
Error de potencia Reactiva
La potencia reactiva no posee un carácter realmente de ser consumida,
solo aparece cuando hay bobinas o condensadores en los circuitos. Dicha
potencia tiene un valor medio nulo, por lo que no produce trabajo
necesario. Se dice que es una potencia devastada (que no produce
vatios).
Cuando una central eléctrica produce mas potencia reactiva tiene tres
principales consecuencias : mayor dimensionamiento en los equipos y
accesorios de los circuitos distribuidores . Generación de mas trabajo
para obtener mayor cantidad de energía.

17. ESTUDIO DE METODOS GAUSS-
SEIDEL EN LA SOLUCIÓN DEL
PROBLEMA DEL FLUJO DE
POTENCIA.
El estudio del flujo de potencia es básico para la mayoría de los análisis que se realizan en
sistemas eléctricos de potencia , ya que la información que se obtiene es la magnitud y el
Angulo de fase del voltaje en cada barra y la potencia real y reactiva que fluyen en cada línea.
Los principios en los estudios del flujo de potencia son fáciles, pero un estudio relativo a un
sistema de potencia real solo se puede levar a cabo con un ordenador digital. Entonces la
necesidad sistemática de cálculos numéricos requiere que se ejecuten por medio de un
procedimiento iterativo, uno de los mas usados es el método Gauss - seidel.
En Gauss- Seidel los valores obtenidos son utilizados inmediatamente después de haber sido
calculados aunque no haya terminado la interacción en curso, mayor rapidez suele llamarse
Gauss - Seidel con actualización de variables

18. ESTUDIO DE METODOS
NEWTON-RAPHSON EN LA
SOLUCIÓN DEL PROBLEMA DEL
FLUJO DE POTENCIA.
La solución de un sistema de potencia para una condición especificada de carga y generación
permite conocer el vector de variables de estado. En cada una de las barras de un Sistema
Eléctrico de Potencia se debe conocer cuatro variables: magnitud y Angulo del voltaje de barra,
potencias activa y reactiva. Dado que se dispone de dos ecuaciones asociadas a las potencias
activas y reactivas se deben calcular las otras dos variables. Esta solución representa una
fotografía de una condición de estado estable al sistema.
La no linealidad del sistema de ecuaciones esta dada por dos factores: la relación de la potencia
con el cuadrado de los voltajes y la presencia de funciones trigonométricas en los ángulos de
los voltajes de barra, como se muestra e el desarrollo de las ecuaciones de errores de potencia.

19. FLUJO DE CARGA PARA
SISTEMAS RADIALES .
Para la solución del problema del flujo de potencia radial trifásico (FPRT) se implementa el
método de barrido interactivo el cual se realiza en dos etapas consecutivas. La primera consiste
en aplicar la primera ley de Kirchhoff en cada nodo comenzando desde los nodos terminales
hasta llegar a la subestación (barrido hacia adelante). Para esta es necesario suponer un perfil
de tensión inicial. La segunda consiste en aplicar la segunda ley de Kirchhoff para obtener la
tensión en cada línea comenzando desde la subestación hasta los nodos terminales barridos
hacia atrás.
Para ello se utilizan los datos de corriente encontrado en la primera etapa. Este proceso permite
obtener nuevos valores para las tensiones nodales. La realización de las dos etapas anteriores
constituye una interacción del proceso global.

20. GRACIAS POR SU
ATENCIÓN.