⚡ Red Eléctrica
Simula una red eléctrica usando el flujo de potencia CC. Observa cómo generadores, buses y cargas forman una red interconectada. Provoca una falla en cascada y observa cómo se disparan las líneas sobrecargadas.
Sobre la Simulación de Red Eléctrica
Esta simulación modela una red de transmisión eléctrica utilizando la aproximación de flujo de potencia CC, el método linealizado que los ingenieros usan para estudios rápidos de red. Generadores, buses y cargas se conectan mediante líneas, cada una con una reactancia x y una capacidad en megavatios. El solucionador construye la matriz de susceptancia de la red (B) a partir de b = 1/x, fija el primer generador como bus de referencia (slack), y halla los ángulos de tensión de bus θ que satisfacen P = Bθ mediante iteración de Gauss-Seidel. El flujo de línea se obtiene entonces como (θdesde − θhacia) / x.
Puedes elegir entre topologías Anillo, Malla y Radial, escalar cada carga con el multiplicador de Demanda, y privar de suministro a los generadores con el deslizador de Déficit de Generación. Resolver, Disparar Línea y Cascada te permiten eliminar líneas y observar cómo se redistribuye la potencia. Cada línea se colorea según su carga (verde por debajo del 70%, ámbar hasta el 90%, rojo por encima), y una cascada dispara cualquier línea que transporte más del 105% de su capacidad, reflejando cómo los relés de protección reales desconectan circuitos sobrecargados y cómo se propagan los apagones.
Preguntas Frecuentes
¿Qué es el flujo de potencia CC?
El flujo de potencia CC es una aproximación lineal del flujo de carga CA completo utilizada para estimar cómo se reparte la potencia activa (megavatios) entre las líneas de transmisión. Supone magnitudes de tensión planas, resistencia de línea despreciable y pequeñas diferencias de ángulo, por lo que se reduce a un simple sistema lineal. Esto lo hace lo bastante rápido para el análisis de contingencias, incluso en redes con miles de buses.
¿Cómo resuelve esta simulación la red?
Ensambla la matriz de susceptancia B, donde cada línea contribuye con b = 1/x a las entradas correspondientes. El primer generador se fija como el bus de referencia con ángulo cero, y los ángulos de bus se hallan ejecutando 80 iteraciones de Gauss-Seidel sobre P = Bθ. La potencia de línea se calcula entonces como la diferencia de ángulo dividida por la reactancia.
¿Qué hacen los tres botones de topología?
Anillo conecta ocho nodos en un bucle con una interconexión cruzada, Malla es una red más densa de doce nodos con dos generadores y muchas rutas redundantes, y Radial es un único generador de 350 MW que alimenta cargas a través de un árbol sin bucles. Cambiar de topología modifica cuán resiliente es la red cuando se pierden líneas.
¿Qué controlan los deslizadores de Demanda y Déficit de Generación?
Demanda multiplica la inyección de potencia de cada carga, de 0,5 a 2,5 veces su valor base, aumentando el esfuerzo sobre las líneas. Déficit de Generación reduce los generadores entre 0 y 50 por ciento, simulando suministro perdido o subdespachado. Ambos empujan más líneas hacia sus límites térmicos.
¿Qué desencadena una falla en cascada?
La acción Cascada resuelve repetidamente el flujo y dispara cualquier línea que transporte más del 105% de su capacidad nominal. Eliminar esas líneas fuerza su potencia hacia las vecinas, que pueden entonces sobrecargarse y dispararse a su vez. El proceso se ejecuta en pasos aproximadamente cada 0,4 segundos hasta que ninguna línea esté sobrecargada o la carga servida llegue a cero, reproduciendo cómo una sola falla puede convertirse en un apagón regional.
¿Por qué la reactancia x importa más que la resistencia aquí?
En la transmisión de alta tensión, la reactancia de línea domina sobre la resistencia, por lo que la aproximación CC ignora por completo la resistencia y usa solo x. La potencia fluye entonces inversamente con la reactancia: una línea de baja reactancia es eléctricamente "corta" y naturalmente atrae más flujo. Por eso la potencia no sigue el camino geográfico más corto, sino el camino de menor reactancia.
¿Qué significa el porcentaje "Servido"?
Servido muestra la fracción de la demanda total que aún llega a las cargas conectadas. Cuando las líneas se disparan y una carga queda aislada de cualquier generador, su demanda ya no puede suministrarse, por lo que la cifra desciende. Se vuelve ámbar por debajo del 95% y roja por debajo del 80% para señalar una pérdida de suministro parcial o generalizada.
¿Qué tan realista es este modelo comparado con una red real?
El método CC captura la física esencial de cómo se divide la potencia activa en una red mallada y por qué se producen cascadas de sobrecarga, y de hecho se utiliza en la industria para la planificación y el análisis de seguridad. Sin embargo, ignora el colapso de tensión, la potencia reactiva, la dinámica de frecuencia y el comportamiento detallado de los relés, por lo que es una aproximación de nivel educativo más que un simulador electromecánico completo.
¿Por qué disparar una línea a veces sobrecarga otra?
El flujo de potencia obedece las leyes de Kirchhoff, por lo que se redistribuye instantáneamente por todos los caminos restantes cuando se elimina una línea. Un circuito que estaba poco cargado puede pasar a transportar de repente la potencia desviada y superar su propio límite. Este acoplamiento es exactamente la razón por la que los operadores de red realizan comprobaciones de contingencia N-1 antes de permitir que falle un solo elemento.
¿Por qué la topología Radial es más frágil que la Malla?
Una red radial tiene solo un camino desde el generador hasta cada carga, por lo que perder cualquier línea aísla inmediatamente todo lo que está aguas abajo de ella. Una red en malla tiene rutas redundantes, lo que permite que la potencia rodee una línea averiada. Disparar una línea en Malla suele mantener las luces encendidas, mientras que en Radial corta directamente el suministro a los clientes.
Reduce la generación o dispara la demanda y observa cómo cae la frecuencia de la red, cómo entran en acción las reservas y cómo las fallas en cascada dejan sin luz a partes de la red.
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