Estudio de Estabilidad de Tensión del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional – Área...

Estudio De Estabilidad De Tensin Del Sistema Elctrico Interconectado Nacional rea Operativa Sur Este

Ao de la Inversin para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DELCUSCO

FACULTAD DE INGENIERA: ELCTRICA, ELECTRNICA, MECNICA Y DEMINAS

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERA ELCTRICA.

TEMARIO DE TESIS

TTULO:Estudio de Estabilidad de Tensin del Sistema Elctrico Interconectado

Nacional rea Operativa Sur Este (AOSE)

Elaborado por:Br. Diego Francisco Gonzales MorveliBr. Miguel ngel Huamn Maqque

Asesor:Mgt. Vladimiro Canal Bravo

Cusco Per2013

PLAN DE TESIS


I. MARCO REFERENCIAL

1.1. TTULO PRELIMINAR

Estudio de Estabilidad de Tensin del Sistema Elctrico InterconectadoNacional - rea operativa Sur Este

1.2. RESPONSABLE(S)

Br. Diego Francisco Gonzales Morveli

Br. Miguel ngel Huamn Maqque

1.3. MBITO GEOGRFICO

Es la seccin del SEIN comprendida entre las subestaciones

Machupicchu, Tintaya, Puerto Maldonado y Puno. Se interconecta con el

rea operativa Sur Oeste a travs de dos (2) enlaces: la lnea de

transmisin L-1008 (Tintaya Callalli) de 138 kV y la lnea de transmisin

L-2030 (Moquegua Puno) de 220 kV.

Est constituido por dos (2) reas operativas, ver Figura 1.3.1, que son

secciones del SEIN equipadas con centrales de generacin, redes de

transmisin y distribucin. Estas reas pueden ser separadas del SEIN y

operar en forma aislada atendiendo la demanda del rea de influencia

respectiva, con o sin restricciones de suministro. Las reas estn

enlazadas por lneas de transmisin de 138 kV y 220 kV [1]. Anexo 1(Esquema Unifilar del rea Operativa Sur Este - AOSE). [1]

[1] COES SINAC

AREA OPERATIVA SUR ESTE (AOSE)AREA 12

C.H. San Gabn , las CC.TT. Taparachiy Bellavista, y

las SS.EE. Ayaviri, Azngaro, Juliaca,Puno, San Rafael, San Gabn, Mazuko

yPuerto Maldonado

AREA 13

C.H. Machupicchu y las SS.EE.Tintaya, Combapata,

Quencoro, Dolorespata,Cachimayo, Machupicchu y

Abancay


II. EL PROBLEMA

2.1 Seleccin del ProblemaAnte la creciente demanda en los ltimos aos, los sistemas elctricos

interconectados del SEIN, vienen operando cerca de sus lmites de

capacidad de carga, lo que origina un declive de la magnitud de tensin

en puntos de acoplamiento comn (PAC), donde se puede observar:

Existen barras del rea operativa sur este (AOSE) que estn

operando con perfiles de tensin por debajo de 137 kV.

Los niveles de tensin que se pueden registrar en diferentes pocas

del ao, sobre todo en horas de mxima demanda, se pueden

observar que los perfiles de tensin disminuyen debido al

incremento de la carga, se dan casos en que estos pueden llegar a

valores de 133 kV y e incluso por debajo de 130 kV como se puede

observar en la Subestacin de Abancay, lo que significa que estn

fuera del rango de operacin establecida por la Norma Tcnica para

la coordinacin y Operacin en Tiempo Real (NTCOTR), lo cual

estipula que deber estar comprendi entre +/- 2.5% de la Tensin

nominal en Barras de Transmisin [1].

Todo esto conlleva a que el sistema no sea capaz de mantener

niveles de tensin aceptables en los distintos puntos del rea,

cuando es sometida a diferentes variaciones de carga y/o eventos,

por lo que las tensiones en las barras no pueden ser controladas,

debido a que los transformadores regulables bajo carga (UTLC) se

encuentran en sus lmites mximos de regulacin, as como

problemas debido a la poca reserva de potencia reactiva, por lo

expuesto, esta situacin amerita realizar un estudio de la Estabilidad

de Tensin del AOSE [1].

Por lo expresado en prrafos anteriores, se puede mostrar que

estas situaciones generan una diversidad de consecuencias, todo esto

se traduce en una mala operacin del sistema elctrico reduciendo el

[1] COES SINAC


nivel de confiabilidad, en donde se aprecia perfiles de tensin por

debajo de lo establecido por la Norma Tcnica para la coordinacin y.

Operacin en Tiempo Real (NTCOTR), durante periodos que van desde

los 15 minutos hasta dos a tres horas como se pueden apreciar en las

grficas mostradas, lo que origina una sancin del ente

regulador(OSINERGMIN);todo esto ocasiona prdidas econmicas para

las empresas concesionarias y usuarios que se benefician con el

suministro de energa.

Grafica N 2.1.0Cargas ms representativas del AOSE

Fuente: Plan de restablecimiento rea Operativa Sur Este (COES)

USUA

RIOS L

IBRES

-AOS

E

CEMENTO SUR,4.2 MW INCASAC,

24 MW

MINERA ARASI, 2.2MW

MINERA ARES,9MW

MINERA ARUNTANI,2MW

MINERA MINSUR,14 MWMINERA XSTRATATINTAYA,

ANTAPACAY150 MW

SEDA CUSCO,2.4 MW

[1] COES SINAC


Grafica N 2.1.1Transformadores Regulables Bajo Carga en el AOSE

Grafica N 2.1.1

Fuente: Plan de restablecimiento rea Operativa Sur Este (COES)

Grafica N 2.1.2PERFILES BAJOS DE TENSION - HORAS 07:00-07:45 PM

DEL DIA 03/03/2011

Fuente: Egemsa Cuadros elaboracin propia

AZANGARO138 KV

JULIACA 138KV

TINTAYA 138KV

PTOMALDONADO 138 KV

INCASAC 138KV

ABANCAY138 KV

ANDAHUAYLAS 60 KV

PAUCARTAMBO 60 KV

CARGABILIDAD 70% 60% 119% 81% 53% 80% 60% 80%

0%20%40%60%80%

100%120%140%

115120125130135140

3/03

/13 00

:1501

:1502

:1503

:1504

:1505

:1506

:1507

:1508

:1509

:1510

:1511

:1512

:1513

:1514

:1515

:1516

:1517

:1518

:1519

:1520

:1521

:1522

:1523

:15NIVE

L DE T

ENSIO

N (KV

)

ABANCAY -138 KV


Grafica N 2.1.3PERFILES BAJOS DE TENSION - HORAS 09:30-12:00 AM

DEL DIA 03/11/2011

Fuente: Egemsa - Cuadros elaboracin propia

Grafica N 2.1.4

PERFILES BAJOS DE TENSION - HORAS 07:00 08:00 PMDEL DIA 27/11/2011

Fuente: Egemsa - Cuadros elaboracin propia.

128130132134136138

03/11

/2011

00

:4501

:3002

:1503

:0003

:4504

:3005

:1506

:0006

:4507

:3008

:1509

:0009

:4510

:3011

:1512

:0012

:4513

:3014

:1515

:0015

:4516

:3017

:1518

:0018

:4519

:3020

:1521

:0021

:4522

:3023

:15

DOL38LI

NIVEL DE TENSION EN KV

126128130132134136138

27/11

/2011

00

:4501

:3002

:1503

:0003

:4504

:3005

:1506

:0006

:4507

:3008

:1509

:0009

:4510

:3011

:1512

:0012

:4513

:3014

:1515

:0015

:4516

:3017

:1518

:0018

:4519

:3020

:1521

:0021

:4522

:3023

:15

DOL38LI

NIVEL DE TENSION EN KV


2.2. Formulacin del Problema

Cules son las zonas o puntos crticos con riesgo a sufrir inestabilidad

de tensin y cuan prximo se encuentra el sistema Elctrico del rea

operativa Sur Este del SEIN de llegar al punto de colapso de tensin?

2.3 Justificacin del ProblemaEl crecimiento de los sistemas elctricos a nivel nacional, producto

de la evolucin de la economa, hace que el desarrollo del mismo sea

cada vez mayor.

Por otro lado, uno de los criterios fundamentales es la confiabilidad

de operacin, que significa que un sistema debe suministrar energa a los

usuarios el mayor tiempo posible.

La transgresin permanente de las normas establecidas por

OSINERGMIN, para la operacin del sistema (NTCOTR y la NTCSE),

origina sanciones econmicas, por lo que se hace menester desarrollar

estos estudios.

A parte de las sanciones, el hecho de que se presenten periodos de

salida, fuera de servicio de sectores del AOSE, genera prdidas

econmicas, tanto para las empresas concesionarias y usuarios (libres y

regulados), las cuales tienen que ser asumidas por las empresas

concesionarias.

2.4. Alcances y Limitaciones de la Investigacin2.4.1. Alcances de la Investigacin

El estudio abarcar todo el rea Operativa Sur Este (AOSE) delSEIN.

El anlisis se efectuar en los escenarios de avenida y estiaje(mxima y mnima demanda).

El anlisis del estudio de estabilidad de tensin servir como unindicador de la operacin actual del mbito de estudio.


El horizonte de estudio se considerara desde el ao 2013 hastael ao 2016 (Largo plazo) [2].

El paquete informtico que se usara para la simulacin ser elPower Factory Digsilent.

2.4.2. Limitaciones de la Investigacin

La informacin con que cuentan las empresas involucradas en elpresente estudio no son accesibles al 100%.

La proyeccin de demanda no ser objeto de estudio debido aque los valores de demanda utilizados sern de estudios

realizados por el COES y OSINERGMIN.

El presente estudio aportar propuestas y soluciones de carcternetamente tcnico.

2.5. Objetivos de la Investigacin

a. Objetivo GeneralRealizar el estudio de estabilidad de tensin en el rea

Operativa Sur Este (AOSE) del SEIN, para determinar la

existencia de puntos crticos con riesgo de sufrir una

inestabilidad y posible colapso de tensin, y de esta manera

realizar propuestas de solucin para garantizar la seguridad y

confiabilidad del sistema.

b. Objetivos Especficos

Realizar el diagnstico de las condiciones de operacin yfuncionamiento actual de acuerdo a la operacin del sistema

en estado estacionario, robustez del sistema y estabilidad de

tensin, adems de evaluar la operacin de los mrgenes de

reserva de potencia reactiva mediante el anlisis de

Estabilidad de Tensin.

[2] Seminario modelos para el planteamiento y la operacin de sistemas de potencia Ing. Daniel Camac G. (IEEE seccin Per).


Proponer alternativas de solucin al problema.

Seleccionar la alternativa adecuada y desarrollar el estudiodel sistema, buscando adecuar su operacin a los niveles

establecidos por la NTCOTR.

III. MARCO TERICO

3.1. Antecedentes del Problema

Estudio de tensiones de operacin y estabilidad del SEIN(ETOE)-2010.

El estudio realizado ha tenido como objetivo principal el de definir las

Tensiones de Operacin en las principales barras del (SEIN),

aprovechando los recursos disponibles actualmente para el control

de la potencia reactiva. Para cada condicin de carga del sistema

(Mxima, Media y Mnima) y para el periodo estacional de Avenida y

Estiaje, el estudio ha definido el conjunto de Tensiones de Operacin

en las principales barras del SEIN, las cuales se soportan con las

consignas que se deben aplicar sobre los recursos que controlan la

potencia reactiva. Estas tensiones de Operacin como indica la

NTCOTR sern supervisadas y controladas por el Coordinador. En el

Estado Normal de funcionamiento se debe asegurar que la tensin

en las principales barras del sistema se mantenga dentro del rango

de 2.5 % de la Tensin de Operacin asignada para dicha barra. [1]

La lgica aplicada en la determinacin para los lmites de la

estabilidad de tensin se resume de la siguiente forma. [1]

[1] COES SINAC


FLUJO DE CARGA BASEESCENARIO DE OPERACIONEN DIVERSAS CONDICIONES

DE DEMANDA CONDESPACHO

AJUSTE DE FLUJO DE CARGACON MAXIMO TRANSPORTEPOR EL ENLACE OBJETO DEESTUDIO RESPETANDO ELLIMITE DE OPERACION

TERMICO

SIMULACION DINAMICA,INCREMENTO LENTO DE

CARGA ACTIVA Y REACTIVA

COLAPSO POR TENSION

FIN

[1] COES SINAC

AJUSTE DEDESPACHO,

DISMINUIR FLUJOPOR EL ENLACE

NO

SI


Anlisis De Estabilidad De Tensin Del Sistema ElctricoAislado San Martin Para La Interconexin Al Sistema ElctricoInterconectado Nacional.

Conclusiones.[3]

EL SEIN actualmente presenta bajos niveles de tensin (95%

97%) Vn en barras de transmisin, especialmente en barras de las

subestaciones de Tingo Maria, Vizcarra y Paragsha, el impacto que

tendra a esta la interconexin del SISMA, es un leve incremento en

sus tensiones, ya que el SISMA dispone la utilizacin de sus

recursos reactivos para regular la tensin en su rea de influencia

considerando la longitud de esta al SEIN.

Con la finalidad de determinar la compensacin reactiva necesaria

se analiz el sistema bajo condiciones crticas de operacin:

Con generacin ideal de (8MW) Gera I (6MW) y Gera II (2 MW),

variando este segn poca del ao (avenida o estiaje)

Sin generacin en el SISMA (0MW)

Se determin la ubicacin de los elementos de compensacin

reactiva, evaluando su impacto sobre las tensiones y en diversas

barras de las S.E. existentes (barras 10kV, 22.9kV, 138kV),

producto de ello se establece como ubicacin adecuada la

distribucin de la compensacin reactiva tipo capacitiva en las

barras de 10 kV de la tres principales S.E. elctricas del SISMA

(Moyobamba, Tarapoto, Bellavista).

Para la compensacin de tipo inductiva se determin las

S.E. de Bellavista y Tarapoto en barras de 138kV, acopladas

mediante transformadores de potencia con relacin de

transformacin de 138/ 10kV, se tom en cuenta la

operacin y el costo de inversin de las mismas.

Tambin se analiz la compensacin reactiva con la

utilizacin del SVC de +/- 20 MVAR el acoplamiento de este

mediante un transformador de 138 / 10 kV - 20 MVA;

considerando que los perfiles de tensin presentan propicios

valores en este punto con respecto a las dems

subestaciones. [3]

[3] Tesis - Anlisis de estabilidad de tensin del sistema elctrico aislado San Martin para la interconexin al sistemaelctrico interconectado nacional - UNSAAC.


3.2. Bases Tericas Marco Conceptual.

Las bases tericas a utilizarse en el presente trabajo de tesis sern

las siguientes:

FLUJO DE POTENCIA

El estudio de flujo de potencia, determina el voltage, corriente,

potencia activa y reactiva adems del factor de potencia, en un

Sistema Elctrico de Potencia, adems son una excelente herramienta

para la planificacin del sistema. Estos estudios alertan a los

operadores o vigilantes de un Sistema Elctricosobre las condiciones

que pueden causar sobrecargas de los equipos o pobre niveles de

Voltage, asi como tambin pueden ser usados para determinar el

tamao y localizacin ptima para capacitores de potencia para poder

mejorar el factor de potencia. Son muy usuales en la dterminacion de

los voltajes del sistema bajo condiciones de repentinas aplicaciones o

desconexiones de carga.

Los resultados de un estudio de Flujo de Potencia son tambin elpunto de partida de estudios de estabilidad [4].

ESTUDIOS DE CORTOCIRCUITO

Un corto circuito es un fenmeno elctrico que ocurre cuando

dos puntos entre los cuales existe una diferencia de potencial se

ponen en contacto entre s, caracterizndose por elevadas corrientes

circulantes hasta el punto de falla. Se puede decir que un corto circuito

es tambin el establecimiento de un flujo de corriente elctrica muy

alta, debido a una conexin por un circuito de baja impedancia, que

prcticamente siempre ocurren por accidente. La magnitud de la

corriente de corto circuito es mucho mayor que la corriente nominal o

de carga que circula por el mismo. An en las instalaciones con las

protecciones ms sofisticadas se producen fallas por corto circuito [5].

[4] Presentacin de estabilidad de tensin Dr. Francisco Gonzales Longatt[5] Gmez Marcial Daniel - Anlisis de contingencias elctricas en centros comerciales.


ESTABILIDAD DE TENSIN

Se refiere a que a una condicin de operacin dada para cada

barra en el sistema, la magnitud de la Tensin se incrementa cuando

la inyeccin de la potencia reactiva en la misma barra es aumentada.

En tal sentido un sistema presenta inestabilidad de tensin si para al

menos una barra del sistema la tensin disminuye cuando la inyeccin

de potencia reactiva en la misma barra aumenta, en otras palabras un

sistema tiene estabilidad de tensin si la sensibilidad de la

caracterstica V-Q es positiva para todas las barras, y es inestable si la

sensibilidad de V-Q es negativa para al menos una barra [4].

Curvas P-V

Consiste en la variacin progresiva de la carga (activa y reactiva)

en algunas de las barras del sistema que ya posee un valor inicial y

observar de manera simultnea la variacin de la tensin. La distancia

que puede existir desde el momento en que se empiece a variar la

carga hasta que el sistema colapse depender de la sensibilidad de la

zona dnde se realice el incremento. El punto de inestabilidad de

tensin en una Curva PV est determinado cuando se observa un

cambio abrupto en la Tensin [4].

Fig. 3.2.1 Caracterstica de la Curva P-V de un Sistema Radial

[4] Presentacin de estabilidad de tensin Dr. Francisco Gonzales Longatt


Curvas V-Q

Consiste en variar los flujos de Potencia Reactiva en la barra de

estudio hasta que se produzca un colapso de Tensin. Las curvas

clsicas tiene forma de U en donde es el punto inferior de la curva y

mximo del flujo de Potencia Reactiva aquel que represente el colapso

de Tensin. Las curvas V-Q son capaces de interpretar un Colapso de

Tensin como un indicador en el que existe un inadecuado balance de

Energa Reactiva en una o varias barras de la Red [4].

Fig. 3.2.2 Caracterstica de la Curva V-Q de un Sistema Radial

3.1. Definicin de Trminos Bsicos

ESTABILIDAD

La estabilidad de tensin se refiere a la habilidad de un sistema de

potencia de mantener tensiones estables en todas las barras del

sistema despus de ser sujeto a una perturbacin desde una condicin

de operacin dada. Esto depende de la habilidad de mantener/restaurar

el equilibrio entre la demanda de carga y el suministro de potencia

reactiva [4].



CLASIFICACION DE LA ESTABILIDAD DE SISTEMAS ELECTRICOS DEPOTENCIA [6]

CARGABILIDAD. [4]

Se define como la mxima transferencia de potencia elctrica que se

puede transferir mediante una o conjunto de lneas manteniendo las

condiciones normales de operacin de un sistema elctrico de potencia.

INESTABILIDAD

Condicin que ocurre al incremento de la carga, contingencia o

alteracin en las condiciones del sistema, provocando una progresiva y

descontrolada cada de tensin. El principal problema que causa la

inestabilidad es la incapacidad del sistema de responder a necesidades

de potencia reactiva, la inestabilidad es bsicamente un fenmeno local

que pasa posteriormente a influenciar en las dems barras del sistema.

Un sistema es inestable si, por lo menos en una barra, el parmetro

de la tensin disminuye cuando la potencia reactiva inyectada en la

misma barra es aumentada [4].

[4] Presentacin de Estabilidad de Tensin Dr. Francisco Gonzales Longatt[6] Kundur, P. Power System Stability and Control, MC. Graw Hill, 1994.

ESTABILIDAD DESISTEMAS

ELECTRICOS DEPOTENCIA

ESTABILIDAD DEANGULO

PEQUEAPERTURBACION

CORTO PLAZO

ESTABILIDADTRANSITORIA

CORTO PLAZO

ESTABILIDAD DEFRECUENCIA

CORTO PLAZO LARGO PLAZO

ESTABILIDAD DETENSION

GRANPERTURBACION

CORTO PLAZO

PEQUEAPERTURBACION

LARGO PLAZO


COLAPSO DE TENSION

Es un fenmeno ms complejo de una inestabilidad de tensin y por

lo general es consecuencia de un conjunto de fenmenos que

acompaan a la inestabilidad de tensin, conllevando a niveles de

tensin mucho ms bajos en las barras y parte significativa del sistema.

El colapso de tensin ocurre generalmente en sistemas fuertemente

cargados, el cual tiene origen cuando el sistema llega al lmite de

produccin de potencia reactiva, pudiendo tener como resultado el

colapso de tensin total o parcial [4].

CONTINGENCIA

La contingencia consiste en la ocurrencia de uno o ms eventos

simples o simultneos, en diferentes instantes de tiempo, con el

consiguiente cambio temporal en la topologa de la red elctrica,

resultando en un cambio en el estado de variables y parmetros [4].

PARAMETROS ELECTRICOS

Son caractersticas propias del material y/o equipos frente a la

electricidad por ejemplo, resistencia, inductancia, capacitancia, etc. [4].

VARIABLES DE ESTADO

Son las que definen la condicin de operacin del sistema en

cualquier instante y mediante ellas es posible determinar una

situacin futura [4].

VARIABLES DE CONTROL

Son a travs de estas que nos permite variar el estado del sistema

las variables de control son la potencia activa (P) y potencia reactiva (Q)

[4].

[4] Presentacin de Estabilidad de Tensin Dr. Francisco Gonzales Longatt


ANALISIS MODAL

Es un mtodo para calcular la estabilidad de tensin mediante un

modelo en estado estable del sistema con un nmero especificado de

valores propios ms pequeos y los vectores propios asociados de una

matriz jacobiana reducida. Los valores propios cada uno asociadas a un

modo de variacin tensin/potencia reactiva brindando un a medida

relativa de la proximidad a la inestabilidad de tensin, por otro lado, los

vectores propios son usados para describir la forma del modo y brindan

informacin relacionada al mecanismo de perdida de estabilidad de

tensin [3].

VECTORES PROPIOS

Los vectores propios son aquellos que proveen informacin

relacionada con los factores que contribuyen a la inestabilidad como los

nodos y las reas crticas del sistema [3].

VALORES PROPIOS

Los valores propios son obtenidos del anlisis modal de la curva Q-V

los cuales indican el estado del sistema y pueden dar una medicin

relativa de la proximidad a la inestabilidad [3].

CONFIABILIDAD

La confiabilidad de un sistema de potencia se refiere a la

probabilidad de su operacin satisfactoria durante largo tiempo.

Significa la habilidad de proporcionar el servicio suficiente sobre una

base casi interrumpida durante un periodo de tiempo prolongado [3].

[3] Anlisis de estabilidad de tensin del sistema elctrico aislado San Martin para la interconexin al sistema elctricointerconectado nacional - UNSAAC.


IV. HIPTESIS Y VARIABLES

4.1. Hiptesis

El presente estudio permitir determinar los puntos crticos en riesgo

de inestabilidad de tensin y permitir realizar los estudios que servirn

para mejorar la operacin en diferentes escenarios, ante el crecimiento

de la demanda y contingencias no previstas, mejorando as la

confiabilidad del Sistema Del rea Operativa Sur Este (AOSE) del

SEIN.

4.2. Hiptesis Especficas

El diagnstico de la operacin desde el punto de vista de la estabilidad

de tensin, permitir observar las condiciones de operacin del

sistema y con los resultados obtenidos en el diagnostico se podrn

tomar acciones para reducir el riesgo de inestabilidad o perdida de

estabilidad y de la misma manera permitir reducir las prdidas

econmicas que generan este tipo de eventos.

Es posible elaborar una metodologa que nos permita realizar un

anlisis de alternativas que permitan encontrar soluciones al problema

de operacin en el rea operativa sur este (AOSE).

El mtodo seleccionado para el estudio de estabilidad de tensin del

rea operativa sur este (AOSE) resolver los problemas de riesgo de

operacin, en condiciones normales, de falla y perturbacin (sobre

todo pocas de avenida), y de esta forma se pretender mejorar la

confiabilidad y por consiguiente la eficiencia del servicio que se presta.


4.3. Variables e Indicadores

V. EL MTODO

5.1. Diseo de Investigacin.

Se trata de una investigacin de carcter tecnolgico, debido a que

se busca modificar un proceso, un objeto o un fenmeno en un sentido

dado para alcanzar una aplicacin deseada.

La investigacin tecnolgica persigue alcanzar una aplicacin

completa o satisfacer una necesidad, y los niveles de investigacin

sern: [7].

Descriptivo

Porqu describe las diferentes caractersticas de los hechos y

problemas en estudio, es decir define la estructura de estos hechos

precisando sus propiedades y construyendo tipologas o taxonomas. [7].

Explicativo

Quiere decir que esclarece las vinculaciones importantes entre las

variables que originan determinados fenmenos o hechos. [7]

VARIABLES INDICADORES

DEPENDIENTES Estabilidad de tensin Niveles de compensacin

Perfiles de tensin del AOSE delSEIN

Reserva de potencia reactiva

INDEPENDIENTES Topologa de la Red Crecimiento de la demanda

Configuracin del sistema Maxima y minima demanda

INTERVINIENTES Potencia activa Potencia reactiva

MW

MVAR

[7] Investigando en ingeniera Lic. Luis Felipe Miranda Esperanza Medina


Predictivo

Porque permite predecir el comportamiento de un sistema gracias a

que se entiende con claridad las relaciones entre las variables que

gobiernan este sistema y en muchos casos se dispone de un modelo

matemtico para describir tal relacin. [7]

5.2. Poblacin y Muestra

La estrategia de recopilacin de datos es transversal, ya que se trata

de la situacin actual que se presenta en el rea operativa sur este del

SEIN [1].

POBLACION : AREA OPERATIVA SUR ESTE DEL SEIN

MUESTRA : BARRAS EN ALTA TENSION DEL AREA

OPERATIVA SUR ESTE DEL SEIN.

5.3. Tcnicas de Recoleccin de Datos

Las tcnicas a utilizarse en el presente trabajo de tesis son las

siguientes:

Anlisis documental debido a que se obtendrn documentos

oficiales del rea operativa Sur Este, as como reportes y

documentos oficiales del COES SINAC.

Tcnica de anlisis documental obtenido luego de hacer las

simulaciones correspondientes del sistema interconectado

nacional (SEIN).

Base de datos de las empresas ubicadas en el rea operativa

Sur Este, SEIN, referente a los eventos relacionados al problema

que es objeto de estudio

[1] COES SINAC[7] Investigando en ingeniera Lic. Luis Felipe Miranda Esperanza Medina


Tcnica de entrevista con los responsables involucrados

directamente con la prestacin del servicio de energa elctrica

(ejecutivos de diferente nivel).

Revisin de la documentacin bibliogrfica.

Internet.

5.4. Anlisis de Datos.

Se utilizara mtodos estadgrafos para el anlisis de datos.

Para realizar el diagnstico del rea operativa Sur este se usara el

software Power Factory Digsilent.

Estadstica de eventos de rechazo de carga por mnima tensin.

En base a los datos procesados y organizados se obtendrn

indicadores tcnicos para realizar un adecuado anlisis y

evaluacin del problema.

VI. CONTENIDO PRELIMINAR

CAP I. GENERALIDADES

1.1Introduccin1.2mbito geogrfico

1.3Problema

CAP II. MARCO TEORICO

2.1Introduccin

2.2Definiciones y conceptos

2.3Flujo de potencia convencional

2.4Corto circuito

2.5Estabilidad de tensin

2.6Control de tensin


CAP III. DIAGNOSTICO DE LA OPERACIN ACTUAL DEL AREAOPERATIVA SUR ESTE (AOSE)

3.1Introduccin

3.2Equipamiento

3.3Anlisis de la operacin actual

3.4Resumen del anlisis

CAP IV. ANALISIS DE ALTERNATIVAS

4.1Introduccin

4.2Configuracin del sistema

4.3Propuesta y evaluacin de alternativas

CAP V. DESARROLLO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA

5.1Introduccin

5.2Equipamiento

5.3Desarrollo del estudio en escenarios de corto, mediano y largoplazo.

VII. ADMINISTRACIN DEL PROYECTO

7.1 Cronograma de Ejecucin

ACTIVIDADES TIEMPO (MESES)1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12RECOLECCION DE INFORMACIONACOPIO Y ORDENAMIENTO DE INFORMACIONPROCESAMIENTO Y ANALISIS DE INFORMACIONELABORACION DEL INFORME FINALASESORAMIENTOLEVANTAMIENTO DE OBSERVACIONES Y SUSTENTACION DE TESIS


7.2 Presupuesto

ITEM DESCRIPCION COSTO TOTAL (SOLES)

01 BUSQUEDA DE INFORMACION S/. 400.0002 MATERIALES DE ESCRITORIO Y BIBLIOGRAFICO S/. 2,000.0003 ELABORACION DEL ESTUDIO S/. 2,000.0004 IMPRESIONES EN GENERAL S/. 2,500.0005 EMPASTADO S/. 350.0006 TRAMITES DOCUMENTARIOS S/. 500.0007 OTROS S/. 1,000.00

TOTAL S/. 8,750.00

VIII. BIBLIOGRAFA.

[1] COES www.coes.org.pe

[2] Seminario modelos para el planteamiento y la operacin de sistemas depotencia Ing. Daniel Camac G. (IEEE seccin Per).

[3] Anlisis de estabilidad de tensin del sistema elctrico aislado San Martin parala interconexin al sistema elctrico interconectado nacional - UNSAAC.


[5] Gmez Marcial Daniel - Anlisis de contingencias elctricas en centroscomerciales.

[6] Kundur, P. Power System Stability and Control, MC. Graw Hill, 1994.

[7] Investigando en ingeniera Lic. Luis Felipe Miranda Esperanza Medina


MATRIZ DE CONSISTENCIAEstudio de Estabilidad de Tensin del Sistema Elctrico Interconectado Nacional rea Operativa Sur Este (AOSE)

PROBLEMA JUSTIFICACION OBJETIVO HIPOTESIS VARIABLES INDICADORES METODOLOGA

eleccin del ProblemaAnte la creciente demanda en los ltimos aos, lossistemas elctricos interconectados del SEIN vienenoperando cerca de sus lmites de capacidad de carga, loque origina un declive de la magnitud de tensin en puntosde acoplamiento comn (PAC), donde se puede observar:

El rea operativa sur este (AOSE) est operandopermanentemente con perfiles de tensin pordebajo de 137kV.

Los niveles de tensin que se pueden registrar endiferentes pocas del ao sobre todo en horas demxima demanda es de valores cercanos a 133kV y por debajo de 130 kV sobre todo en lasubestacin de Abancay, lo que significa queestn fuera del rango de operacin establecidapor la Norma Tcnica para la coordinacin yOperacin en Tiempo Real (NTCOTR), quedeber estar comprendi entre +/- 2.5% de laTensin nominal en Barras de Transmisin.

Todo esto conlleva a que el sistema no sea capaz demantener niveles de tensin aceptables en los distintospuntos del rea cuando es sometida a diferentes variacionesde carga y/o eventos,por lo que las tensiones en las barrasno pueden ser controladas debido a que los transformadoresregulables bajo carga (UTLC) se encuentran en sus lmitesmximos de regulacin, as como problemas debido a lapoca reserva de potencia reactiva,y por lo expuesto estasituacin amerita realizar un estudio de la Estabilidad deTensin del AOSE.Por lo expresado en prrafos anteriores se puede mostrarque estas situaciones generan una diversidad deconsecuencias, todo esto se traduce en una mala operacindel sistema elctrico reduciendo el nivel de confiabilidad, endonde apreciamos perfiles de tensin por debajo de loestablecido por la Norma Tcnica para la coordinacin yOperacin en Tiempo Real (NTCOTR), durante periodos quevan desde los 15 minutos hasta dos a tres horas como sepueden apreciar en las grficas,lo que origina una sancindel ente regulador(OSINERGMIN);todo esto ocasionaprdidas econmicas para las empresas concesionarias yusuarios que se benefician con el suministro de energa.En el Sistema Elctrico del rea operativa Sur Estecuales son los puntos crticos o zonas con riesgo asufrir inestabilidad de tensin y cuan prximo seencuentra el sistema de llegar al punto de colapso detensin?

El crecimiento de sistemaselctricos a nivel nacional productode la evolucin de la economa haceque el desarrollo del mismo seacada vez mayor, con un crecimientoporcentual elevado.Por otro lado uno de los criteriosfundamentales es la confiabilidad deoperacin que significa que unsistema debe suministrar energa alos usuarios el mayor tiempoposible.

La transgresin permanente de lasnormas establecidas porOSINERGMIN, para la operacindel sistema (NTCOTR y la NTCSE),origina sanciones econmicas y encasos extremos el retiro de laconcesin, por lo que se hacemenester desarrollar estos estudios.A parte de las sanciones el hechode que se presenten periodos desalida, fuera de servicio de sectoresdel AOSE, genera prdidaseconmicas tanto para lasempresas concesionarias y usuarios(libres y regulados), las cualestienen que ser asumidas por lasempresas concesionarias, por loque los usuarios muestran suinsatisfaccin debido a la malacalidad del servicio de energa.

GeneralRealizar el estudio de estabilidadde tensin en el rea OperativaSur Este (AOSE) del SEIN, paradeterminar la existencia de puntoscrticos con riesgo de sufrir unainestabilidad y posible colapso detensin y de esta maneragarantizar la seguridad yconfiabilidad del sistema.

Especficos Realizar el diagnstico de las

condiciones de operacin yfuncionamiento actual deacuerdo a la operacin delsistema en estadoestacionario, robustez delsistema y estabilidad detensin, adems de evaluarla operacin de los mrgenesde reserva de potenciareactiva mediante el anlisisde Estabilidad de Tensin.

Proponer alternativas desolucin al problema.

Seleccionar la alternativaadecuada y desarrollar elestudio del sistemabuscando adecuar suoperacin a los nivelesestablecidos por la NTCOTR.

GeneralLa relacin del incremento de lademanda y la operacin en elrea operativa sur este del SEINest generando una serie decomplicaciones en la operacinpor lo que el presente estudiopermitir determinar los puntoscrticos en riesgo de inestabilidady buscar mejorar la operacin endiferentes escenarios.

Especficos El diagnstico de la operacin

desde el punto de vista de laestabilidad de tensin permitirmejorar las condiciones deoperacin y reducir el riesgode inestabilidad o perdida deestabilidad, de la mismamanera permitir reducir lasprdidas econmicas quegeneran este tipo de eventos.

Es posible elaborar unametodologa que nos permitarealizar un anlisis dealternativas que permitanencontrar soluciones alproblema de operacin en elrea operativa sur este(AOSE).

El mtodo seleccionado parael estudio de estabilidad detensin del rea operativa sureste (AOSE) resolver losproblemas de riesgo deoperacin, en condicionesnormales, de falla yperturbacin (sobre todopocas de avenida), y de estaforma se pretender mejorar laconfiabilidad y porconsiguiente la eficiencia delservicio que se presta.

Dependientes

Estabilidad detensin

Niveles decompensacin

Independientes

Topologa dela Red

Crecimiento dela demanda

Intervinientes

Potencia activa

Potenciareactiva

Perfiles detensin delAOSE del SEIN

Reserva depotenciareactiva

Configuracindel sistema

Maxima yminimademanda

Diseo de la investigacinEn ingeniera las investigacionestienen carcter tecnolgico y msque entender un problema esfrecuente que se busque modificarun proceso, un objeto o unfenmeno en un sentido dado paraalcanzar una aplicacin deseada.La investigacin tecnolgicapersigue alcanzar una aplicacincompleta o satisfacer unanecesidad es por ello que elpresente estudio sereminentemente de carctertecnolgico, debido a que elproblema en mencin Estabilidadde tensin es de tipo descriptivo,explicativo y predictivo.

Poblacin y MuestraPOBLACION

SISTEMA ELECTRICOINTERCONECTADO NACIONAL -SEIN

MUESTRA

REA OPERATIVA SUR ESTEDEL SEIN - AOSE

Tcnicas de Recoleccin dedatos

Anlisis documental, observacin,entrevista y sistemtico.

Anlisis de datos

Anlisis cuantitativo y mtodosestadgrafos.

Procesamiento de datos

Ser computarizado


ANEXO 1

ESQUEMA UNIFILAR DEL REA OPERATIVA SUR ESTE AOSE

Estudio de Estabilidad de Tensión del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional – Área...

Documents

Transcript of Estudio de Estabilidad de Tensión del Sistema Eléctrico Interconectado Nacional – Área...