Estudio dinámico de una máquina síncrona mediante Python

Abstract

El presente Trabajo Fin de Grado se centra en realizar un estudio dinámico de una máquina síncrona abordando dos escenarios principales: cuando la máquina opera en un área aislada y cuando se conecta a la red eléctrica. Para evaluar la estabilidad del sistema eléctrico en el que se encuentra la máquina síncrona, se han analizado los controles propios de la máquina, incluyendo el control Potencia-Frecuencia (P-f), el control Reactiva-Tensión (Q-V) y la implementación de un Estabilizador del Sistema de Potencia (PSS). Este análisis se ha llevado a cabo de manera gradual siguiendo el orden mencionado. Todas las simulaciones mostradas en este proyecto han sido obtenidas mediante Python tomando como referencia unos modelos previos realizados en Matlab-Simulink. El objetivo de estudiar la máquina síncrona es facilitar la incorporación de las energías renovables en el sistema eléctrico. En la actualidad estas energías están teniendo un gran desarrollo, sin embargo, debido al carácter intermitente que presentan, su integración puede afectar a la estabilidad del sistema eléctrico. La dinámica de la máquina síncrona permite regular la frecuencia y la tensión del sistema eléctrico, lo cual es fundamental para mantener el equilibrio entre la generación y la demanda de energía, preservando así la estabilidad. De esta forma, se promueve la integración de las renovables, contribuyendo hacia un futuro más sostenible y energéticamente estable.

The present Final Degree Project focuses on conducting a dynamic study of a synchronous machine addressing two main scenarios: when the machine operates in an isolated area and when it is connected to the electrical grid. To assess the stability of the electrical system in which the synchronous machine is located, the machine’s inherent controls have been analyzed, including Power-Frequency (P-f) control, Reactive-Voltage (Q-V) control, and the implementation of a Power System Stabilizer (PSS). This analysis has been carried out gradually following the mentioned order. All simulations presented in this project have been obtained using Python, with reference to previous models developed in Matlab-Simulink. The objective of studying the synchronous machine is to facilitate the incorporation of renewable energies into the electrical system. Currently, these energies are undergoing significant development; however, due to their intermittent nature, their integration can affect the stability of the electrical system. The dynamics of the synchronous machine allow for the regulation of the frequency and voltage of the electrical system, which is essential for maintaining the balance between generation and energy demand, thus preserving stability. In this way, the integration of renewables is promoted, contributing to a more sustainable and energetically stable future.