El aumento de la generación distribuida y, en un sentido más amplio, de los recursos de energía distribuida (RED, por sus siglas en inglés) desafía a los servicios de electricidad, pero también crea un nuevo espacio para que los ingenieros diseñen soluciones innovadoras para mejorar el rendimiento de la red. Esta nueva clase de soluciones, que a menudo se conoce como las alternativas inalámbricas (NWA) (NWA, por sus siglas en inglés), aprovecha la tecnología moderna para mitigar los riesgos de la red sin tener que recurrir a los gastos de capital tradicionales. El módulo de modelado y análisis de microrredes de CYME forma parte de esta tendencia y permite realizar simulaciones sin precedentes de microrredes en modo isla, pero también conectadas a la red.

El estándar IEEE para la especificación de controladores de microrredes (IEEE STD 2030.7â„¢ [1]) define una microrred como "un grupo de cargas interconectadas y recursos de energía distribuida con límites eléctricos claramente definidos que actúa como una única entidad controlable con respecto a la red y que puede conectarse y desconectarse de la red para que funcione en los modos conectado a la red o en isla". La implementación de microrredes puede aportar varios beneficios a los servicios eléctricos y a sus clientes: una mayor confiabilidad y resistencia de la red, reducción de pérdidas y ahorro de costos, reducción de la congestión de la red, aplazamiento de infraestructura de capital, etc.

[1]IEEE Standard for the Specification of Microgrid Controllers," in IEEE Std 2030.7-2017 , vol., no., pp.1-43, 23 April 2018

El módulo de modelado y análisis de microrredes de CYME permite el modelado y la simulación de microrredes conectadas a la red que funcionan en modo isla o conectadas a la red, así como microrredes aisladas, como las de comunidades remotas lejos de cualquier infraestructura de transmisión y distribución. En palabras simples, el módulo eleva el requisito de simulación de una fuente equivalente para que exista en cualquier modelo de conectividad. Las capacidades del módulo incluyen lo siguiente:

• El modelado en detalle de los recursos de energía distribuida de formación de red, como los modos de control isócrono y de caída, considerando sus límites físicos o de funcionamiento.
• La capacidad de llevar a cabo flujos de potencia no equilibrados, análisis de cortocircuitos y simulaciones de series temporales en microrredes en modo isla y conectadas a la red.
• Un algoritmo personalizable de interrupción de carga y reducción del consumo incorporado en el solucionador de flujo de carga para simulaciones en modo isla en las que la carga compensa la generación disponible.

Esta combinación única de modelado detallado del sistema y análisis refinados de estado estable facilita el diseño, la planificación y el funcionamiento de las microrredes, lo que permite, por ejemplo:

• La identificación de condiciones de subtensión y sobretensión y sobrecargas en múltiples situaciones.
• La verificación de potencia y la disponibilidad de energía para el funcionamiento de las microrredes en modo isla en el punto máximo y durante períodos prolongados.
• La evaluación de impacto de los motores de arranque.
• La capacidad de calcular las obligaciones de corriente de falla para respaldar los estudios de coordinación de protección y evaluar la sobretensión temporal (TOV, por su sigla en inglés).
• La conducción de los estudios de riesgos de arco eléctrico para garantizar la seguridad del personal de servicio.

El nuevo tipo de circuito de microrred está ahora disponible para la creación de un modelo de vanguardia para topologías aisladas y conectadas a la red. El primero es un sistema independiente sin conexión a un alimentador o subestación y tiene toda su energía suministrada por los RED conectados a él. Normalmente, este último tiene un único punto de interconexión (PDI) a un circuito de distribución a través de un aparato de conmutación, aunque es posible tener varios puntos de interconexión, y normalmente puede funcionar tanto conectado a la red como en modo isla. Todas estas configuraciones se permiten con el módulo.

Como una microrred necesita límites eléctricos claramente definidos, ahora es posible definir una Zona de Simulación de Microrred (MSZ, por sus siglas en inglés) que incluya las secciones del modelo de conectividad ubicado entre el nodo de referencia de microrred y los dispositivos de delimitación. En consecuencia, no se permiten fuentes infinitas, es decir, un equivalente de fuente o un generador síncrono en modo de oscilación dentro de la MSZ.

Los RED que admiten microrredes también mejoraron su modelo para igualar de manera adecuada los diferentes modos de control en isla. De hecho, cualquier tipo de RED que se pueda distribuir, como los sistemas de almacenamiento de energía de batería (BESS), los generadores basados en inversor, así como los generadores síncronos y de inducción, cuyo modo de control se establezca en isócrono o en caída, habilitará una microrred preparada para la simulación.

Aunque los RED no distribuibles pueden existir en una microrred, normalmente no son suficientes para garantizar el equilibrio de potencia activo necesario para una operación en modo isla viable. Este es exactamente el propósito de los modos de control isócrono y en modo isla de caída. Mientras que la primera fija la magnitud de la tensión en el terminal de RED y proporciona la potencia activa necesaria, manteniendo la frecuencia constante, la segunda ajusta la potencia de salida activa y reactiva en función de la frecuencia y la tensión monitorizada, respectivamente.

Cuando no se garantice el equilibrio de potencia activo, se puede implementar un algoritmo de interrupción de carga y reducción del consumo mediante la identificación de una lista de prioridades de cargas y motores participantes. Si se identifica una generación activa insuficiente durante una simulación de flujo de carga, el solucionador desbalanceado de Newton-Raphson comenzará a interrumpir o restringir las cargas y los motores uno a la vez hasta que haya suficiente generación disponible o se haya borrado la lista completa.

La ejecución de los flujos de carga en microrredes es una forma sencilla de obtener información importante sobre el rendimiento de la red, como las condiciones anómalas, las pérdidas, la potencia generada por RED, etc.

Los análisis de fallas también tienen en cuenta las microrredes conectadas a la red y en modo isla utilizando los mismos modelos de cortocircuito de RED que en las redes estándar. Esto hace posible la determinación de corrientes de cortocircuito por fase para todos los tipos de fallas en cada nodo de la microrred.

Una nueva herramienta de detección de topología que identifica los centros de carga remotos basándose en un conjunto de criterios definidos por el usuario relacionados con la carga descendente, la distancia desde la subestación y la presencia de bridas de circuito complementa el módulo. Cuando se contrastan los resultados de la detección con las métricas de confiabilidad del sistema y un mapa de riesgo de densidad de carga, los ingenieros pueden identificar fácilmente los circuitos en los que existen oportunidades de NWA para mejorar la confiabilidad.