Thesis:

Modelo computacional para la evaluación de la confiabilidad de un sistema de transmisión HVDC

Este trabajo presenta un nuevo método para evaluar la confiabilidad de un sistema de transmisión en corriente continua, o HVDC, basado en simulación de Monte Carlo secuencial. El desarrollo del algoritmo de cálculo responde a la necesidad de incorporar en la evaluación, características de operación con dependencia temporal como la capacidad de sobrecarga y las restricciones de retorno por tierra, modeladas en forma conjunta con las características de frecuencia y duración de falla y disponibilidad de elementos en reserva. Se utilizó un sistema de prueba y se comparó exitosamente el resultado obtenido por el método propuesto y por un modelo analítico basado en cadenas discretas de Markov. Se presentan, modelan y evalúan dos alternativas de transmisión: bipolo simple y doble. Los elementos del modelo y los parámetros de frecuencia y duración de falla, fueron definidos a partir de la estadística de operación de sistemas HVDC reportadas por CIGRÉ. Los índices de evaluación utilizados corresponden a los comúnmente utilizados en estudios afines, especificaciones técnicas y reportes de operación. Los principales resultados obtenidos son, en primer lugar, la cuantificación de la disponibilidad anual de energía y la cantidad de reducciones de capacidad de ambas alternativas. En segundo lugar, mediante un análisis de sensibilidad, el impacto en la confiabilidad de las distintas características de diseño del sistema. La información proporcionada por el resultado permite contar con antecedentes para apoyar la toma de la decisión por una u otra alternativa y, además, proporciona antecedentes que pueden ser complementados con un análisis técnico-económico para mejorar la confiabilidad en el diseño del sistema.

This work presents a novel method to evaluate the reliability of a High Voltage Direct Current (HVDC) transmission system, based on sequential Monte Carlo simulation. The development of the calculation algorithm addresses the need to incorporate time-dependent operational characteristics such as overload capacity and ground return restrictions into the evaluation, modeled jointly with failure frequency and duration characteristics, and the availability of backup elements. A test system was used, and the results obtained with the proposed method were successfully compared with those from an analytical model based on discrete Markov chains. Two transmission alternatives—single and double bipole—are presented, modeled, and evaluated. The model elements and the failure frequency and duration parameters were defined based on HVDC operational statistics reported by CIGRÉ. The evaluation indices used correspond to those commonly applied in related studies, technical specifications, and operational reports. The main results obtained include, first, the quantification of annual energy availability and the number of capacity reductions for both alternatives. Second, through a sensitivity analysis, the impact of different design characteristics on system reliability was assessed. The information provided by the results offers a basis for supporting decision-making between the two alternatives and can also be complemented with a techno-economic analysis to enhance the reliability of the system design.