UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA

EVALUACIN DE LA CONFIABILIDAD MEDIANTE EL MTODO DE MODO DE

FALLAS Y UBICACIN PTIMA DE SECCIONADORES EN UNA RED DE

DISTRIBUCIN ELCTRICA

TESIS

PARA OPTAR EL TTULO PROFESIONAL DE INGENIERO ELECTRICISTA

JORGE HERNN AYRE SNCHEZ

LIMA PERU

2005

SUMARIO

En la presente tesis se desarrolla la problemtica de la calidad del

suministro elctrico en redes de media tensin, para ello se ha desarrollado

un procedimiento, que permita cuantificar la continuidad del servicio elctrico

y dar alternativas para un aumento de la confiabilidad del sistema, teniendo

como objetivo seleccionar la alternativa ptima al mnimo costo, para lo cual se desarrolla un algoritmo que permita la ubicacin de seccionadores en una

red de distribucin. El resultado es desarrollar una metodologa, que permita

definir la ubicacin de los seccionadores y la cantidad de stos en la red de

distribucin, considerando el costo de su implementacin. La efectividad de

dicha metodologa se ilustra con una aplicacin para el sistema de

distribucin en 10 kV de la ciudad de Iquitos.

I

NDICE

PRLOGO 1 CAPTULO I MTODO DE EVALUACIN DE LA CONFIABILIDAD

1.1 MTODOS PARA LA EVALUACIN DE LA CONFIABILIDAD 5 1.2 MTODO PROBABILSTICO 6 1.3 MTODO DETERMINISTICO 6 1.3.1 Mtodo de Markov 6

1.3.2 Tcnica de frecuencia y duracin 10

1.3.3 Mtodo de cortes mnimos 12

1.3.4 Modo de fallas y anlisis de efectos (Modo de Fallas) 13 1.4 SELECCIN DEL MTODO A USAR PARA LA

DETERMINACIN DE LOS NDICES DE CONFIABILIDAD 14 1.5 ALTERNATIVAS PARA INCREMENTAR LA CONFIABILIDAD

EN UNA RED DE DISTRIBUCIN 15

II

CAPTULO II LA CONFIABILIDAD EN EL SISTEMA ELCTRICO 2.1 COSTO Y VALOR DE LA CONFIABILIDAD 21

2.2 PARMETROS DE CONFIABILIDAD 23 2.3 NDICES DE CONFIABILIDAD DEL SISTEMA 25 2.4 CALIDAD DEL SUMINISTRO CONFORME NTCSE 29

CAPTULO III MODELACIN TERICA PARA LA UBICACIN DEL SECCIONADOR EN UNA RED DE DISTRIBUCIN ELCTRICA 3.1 INTRODUCCIN 32 3.2 PROCEDIMIENTO PARA LA DETERMINACIN DE LA

UBICACIN DE SECCIONADORES EN UNA RED DE DISTRIBUCIN 33

3.2.1 Anlisis de operacin de los dispositivos de maniobra y de

proteccin 34

3.2.2 Anlisis de confiabilidad 37

3.2.3 Anlisis de alternativas de ubicaciones de seccionadores

de enlace y de lnea 39

3.2.4 Metodologa para la ubicacin optima del seccionador en

una red de distribucin 40

III

CAPTULO IV ALGORITMO USADO PARA LA DETERMINACIN DE LA CONFIABILIDAD Y DE LA UBICACIN PTIMA DEL SECCIONADOR 4.1 INTRODUCCIN 42 4.2 SISTEMA DE ALIMENTACIN 43 4.2.1 Sistema de distribucin radial 43

4.2.2 Sistema de alimentacin auxiliar 44

4.3 CONFIGURACIN DE LA RED 45 4.4 OPERACIN DE SECCIONADORES 47 4.5 ANLISIS DE LA CONFIABILIDAD EN UNA RED

DE DISTRIBUCIN 48 4.5.1 Evaluacin de la confiabilidad de una red de distribucin 49

4.5.2 Clculo de los ndices de confiabilidad 56

4.6 PROCEDIMIENTO PARA LA UBICACIN PTIMA DE SECCIONADORES EN LA RED DE DISTRIBUCIN ELCTRICA 57

4.6.1 Algoritmo del programa 59

4.6.2 Diseo del programa 60

4.7 COMPARACIN DE RESULTADOS CON UN SISTEMA DE PRUEBA DEL IEEE 65

IV

CAPTULO V APLICACIN PARA UN SISTEMA DE RED DE DISTRIBUCIN PRIMARIA 5.1 INTRODUCCIN 71 5.2 EL SISTEMA ELCTRICO 72 5.2.1 Topologa de la red de distribucin a analizar 73

5.2.2 Parmetros elctricos de la red 74

5.3 ANLISIS DEL SISTEMA ELCTRICO DE DISTRIBUCIN PRIMARIA EXISTENTE 75

5.3.1 Consideraciones para las cargas de las SEDs 76

5.3.2 Evaluacin de flujo de carga 76 5.3.3 Evaluacin de niveles de cortocircuito 79

5.3.4 Evaluacin de coordinacin de proteccin de la red de

distribucin primaria 80

5.4 CLCULO DE LOS NDICES DE CONFIABILIDAD DEL SISTEMA 81

5.4.1 Determinacin de los parmetros de confiabilidad 81

5.4.2 Resultados de los ndices de confiabilidad 85

5.4.3 Comparacin de los ndices de confiabilidad de acuerdo

a la NTCSE en su segunda etapa 88

5.4.4 Comparacin de los resultados de los ndices de

confiabilidad con normas extranjeras 91 5.5 DETERMINACIN DE LOS COSTOS INVOLUCRADOS

POR INTERRUPCIN 95 5.6 SITUACIN ACTUAL DEL SISTEMA ELCTRICO DE LAS

V

CUATRO ALIMENTADORES 98

5.7 DETERMINACIN DE LA UBICACIN PTIMA DE SECCIONADOR EN LA RED DE DISTRIBUCIN 100

5.7.1 Ubicacin del seccionador de enlace 101

5.7.2 Ubicacin del seccionador de lnea 105

5.8 ANLISIS ECONMICO DEL SISTEMA DE MEJORAMIENTO DE LA CONTINUIDAD DE SERVICIO 111

5.8.1 Evaluacin econmica 114

5.9 COMENTARIOS GENERALES DEL ANLISIS ECONMICO 118

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 122

ANEXOS

A Manual del uso del programa propuesto 128

B Esquema elctrico del sistema elctrico de distribucin primaria

y diagramas unifilares de las cuatro alimentadores de distribucin 134

C Parmetros elctricos de la red y demanda del sistema

elctrico de distribucin primaria 141

D Tasa de fallas en tramos de los alimentadores 153

E Resultados de ndices de confiabilidad en los alimentadores 159

F Costos involucrados en la interrupcin 168

G Ubicacin de seccionador de enlace y alternativas de

seccionadores de lnea. 170

BIBLIOGRAFIA 176

1

PRLOGO

Generalidades

En cualquier red de distribucin elctrica, se presentan problemas de

suministro y calidad del servicio elctrico, estos problemas afectan

finalmente al usuario, por ello es la exigencia de las empresas elctricas

contribuir con una buena calidad del servicio elctrico.

La calidad del servicio elctrico, se define como la capacidad del

sistema para proporcionar dentro de los lmites establecidos, un suministro

aceptable.

Las variables que se toman en cuenta son: tensin, frecuencia, flicker,

armnicos y confiabilidad, de stos los que ms afecta a los usuarios son la

tensin y las interrupciones permanentes, es por eso que en la actualidad

esta situacin se reconoce plenamente, y un nmero creciente de empresas

elctricas en todo el mundo estn introduciendo y empleando tcnicas

cuantitativas de confiabilidad.

2

Cabe sealar que las metas de calidad, deben ser fijadas en funcin de las necesidades de suministro de los consumidores, tomando en cuenta

siempre las inversiones necesarias que debern dirigirse en el equipo y su

mantenimiento. La consideracin de estas metas debe ser establecida a

travs de ndices numricos conocidos como ndices de confiabilidad.

Uno de los problemas que se presentan a una mala calidad del

suministro elctrico en el caso peruano, son las interrupciones; y debido a

las interrupciones las empresas distribuidoras tienen que compensar a los

clientes afectados, por no cumplir los requisitos mnimos que establece la

Norma Tcnica de Calidad de los Servicios Elctricos, para lo cual se tiene

que prever soluciones que permitan cumplir con dicha norma.

Existen diversas maneras de aumentar la confiabilidad de un suministro

elctrico, una de ellas es colocar seccionadores en la red de distribucin y

dar suministro alternativo a la red de distribucin.

Objetivo La presente tesis tiene por objetivo, desarrollar una metodologa para

evaluar los ndices de confiabilidad en una red de distribucin y desarrollar

un programa digital de anlisis, que determine la cantidad y ubicacin de

seccionadores en una red de distribucin.

La aplicacin se desarrollar a cuatro alimentadores de una red

distribucin primaria donde se determinar la ubicacin de los

seccionadores.

3

Adicionalmente, se analizar el incremento del mejoramiento del suministro elctrico cuando se aadan dichos seccionadores en la red de

distribucin y ms aun si stos son automticos.

Alcances

Se analizarn en cuatro alimentadores de distribucin: A1, A2, A3 y A4

que presenta problemas de suministro elctrico, para lo cual se calcularn

sus ndices de confiabilidad y se determinarn las ubicaciones de

seccionadores para mejorar la confiabilidad del suministro elctrico. La mayor parte de cargas que contienen los cuatro alimentadores son:

cargas industriales, hospitales; los cuales deben tener una alto nivel de

confiabilidad, por ello, la empresa concesionaria de distribucin estim

conveniente analizar la alternativa de utilizar anillado abierto utilizando

seccionadores automticos para incrementar el nivel de confiabilidad del

suministro elctrico a los clientes y a su vez disminuir las penalidades que la

NTCSE le impone y tambin de disminuir la energa dejada de vender. Desde luego el principal aspecto a analizar es la definicin de la

cantidad de seccionadores y su ubicacin ptima en la red de distribucin.

Por lo tanto, la presente tesis propone una solucin al problema

mencionado, el programa digital de anlisis que se desarrollar para la

ubicacin ptima del seccionador tambin puede ser utilizado para otras

redes de distribucin.

4

&$378/2,

0e72'26'((9$/8$&,21'(/$&21),$%,/,'$'

Propiamente cuando se pondera la fiabilidad o continuidad del suministro

se discute sobre la falta de suministro, puesto que su cuantificacin se realiza a

travs de medidas relacionadas a las interrupciones.

La confiabilidad de distribucin es definida por IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) como la capacidad del sistema para cumplir sin fallas su funcin dentro de un periodo especificado.

La confiabilidad de un sistema puede ser descrita por dos atributos:

adecuacin y seguridad [2].

La DGHFXDFLyQ se define como la habilidad de suministrar energa

elctrica requerida por los consumidores dentro de los lmites de tensin,

potencia y frecuencia aceptable; teniendo en cuenta las salidas planeadas y no

planeadas de los componentes.

5

La VHJXULGDG se relaciona a la habilidad del sistema a responder ante

disturbios repentinos, tales como corto circuitos o prdidas no anticipadas de

componentes del sistema.

Las variables ms importantes que se producen en el corte de suministro

de energa elctrica, que afecta a todos los usuarios, con graves alteraciones

en el desarrollo habitual de cualquier actividad, son: el nmero de ocurrencias

de fallas y sus duraciones. Por ende, el poder estimar estos datos, se torna una

misin indispensable. Esta estimacin presenta cierta complejidad debido a que la ocurrencia de una falla es un hecho fortuito, difcil, e incluso imposible, de

anticipar. Factores climticos como lluvias torrenciales, son causas importantes

de falla en los suministros elctricos, que an no se pueden predecir con cierto

grado de certeza [6].

0e72'263$5$/$(9$/8$&,1'(/$&21),$%,/,'$'

Los mtodos de confiabilidad definen cuantitativamente los niveles

aceptables de fallas y dentro de los mtodos de confiabilidad tenemos:

a.- El PpWRGR SUREDELOtVWLFR que reconoce la naturaleza aleatoria de las

cargas y las salidas como por ejemplo: equipos de generacin / transmisin; entre el mtodo ms conocido es el de Monte Carlo.

6

b.- El PpWRGR GHWHUPLQtVWLFR que est basado en la examinacin de un

nmero de situaciones restrictivas escogidas de acuerdo al planificador y a

la experiencia del operador, tomando en consideracin la incertidumbre de

las cargas y a la disponibilidad de los componentes del sistema.

0e72'2352%$%,/67,&2

Este mtodo consiste en simular en forma estocstica diferentes casos de

operacin, partiendo de las distribuciones de probabilidad de cada una de los

componentes del sistema, donde el mas utilizado es el mtodo probabilstico de

Monte Carlo.

Este mtodo se utiliza para sistemas en que las fallas dominantes son las

de generacin. La ventaja principal de este mtodo es la facilidad que ofrece de poder tener en cuenta cualquier variable aleatoria y cualquier contingencia y la

posibilidad de adoptar polticas de operacin similares a las reales. Sin

embargo, por ser un mtodo estocstico que se utiliza ms en sistemas de

generacin se prefiere usar el mtodo determinstico, dado que es mucho ms

fcil su manejo.

0e72'2'(7(50,167,&2

0pWRGRGH0DUNRY

Un proceso continuo de Markov se adecua cuando el sistema es continuo

en el tiempo, es decir si en una red elctrica, sea transmisin o de distribucin,

7

llega a fallar un elemento y luego esta pueda ser restablecido, ya sea

reemplazando o reparando, de esta manera el sistema tiende a una operacin

normal del sistema y por ende el sistema es continuo en el tiempo.

Si tenemos un sistema de dos ternas de lnea de distribucin con

transformadores en serie con las lneas, tal como se muestra en la )LJXUD1

L1

L2

T1

T2

)LJXUD16LVWHPDGHGRVWHUQDV

Este sistema puede estar operando o en falla dependiendo de los

componentes del sistema, esta combinacin de estados que se presenta hace

que permita dar un servicio continuo en el sistema, para ello es necesario definir

las condiciones de trabajo de los elementos y sus caractersticas generales. Si las fallas ocurriesen ya sea en la lnea o en el transformador o en

ambos inclusive, habra la posibilidad de entregar energa por la otra terna, pero

si estas fallas ocurriesen en ambas ternas ya no habra posibilidad de entregar

energa al consumidor, de todas las posibilidades que se presente se conforma

un estado que contiene 42 =16 posibilidades, es decir si se presenta ms

elementos, la dificultad de anlisis seria mayor.

8

Por otro lado, si consideramos situaciones ms reales como sobrecarga

en los elementos del sistema, que se presenta en situaciones de contingencia,

por esta condicin aumentara la cantidad de estados posibles en el sistema de

lo que originalmente se consideraba cuatro estados.

Si quisiramos hallar la probabilidad de ocurrencia en un estado de un

elemento con una tasa de falla y una tasa de reparacin con funciones de

distribucin exponencial, se tiene lo siguiente:

)(0 W3 : Probabilidad de los componentes en operacin en el tiempo t

)(1 W3 : Probabilidad de los componentes fuera de servicio en el tiempo t

: Tasa de reparacin.

: Tasa de falla.

Del diagrama como se muestra en la figura:

Se tiene:

GWW3GWW3GWW3 )()1)(()( 100 +=+.(1)

GWW3GWW3GWW3 )()1)(()( 011 +=+.(2)

(VWDGR2SHUDWLYR

Estado 0

(VWDGR)DOODGR

Estado 1

9

)()()()( 000

00W3

GW

WG3

GW

W3GWW3

==

+

De (1) y (2) se tiene

[ ]

=

)()()()(

101

0W3W3

W3

W3

[ ] [ ])0()0()0()0()( 10)(

100 33H

33W3

+++

+=

+

[ ] [ ])0()0()0()0()( 01)(

101 33H

33W3

+++

+=

+

Si para las condiciones iniciales )0(03 y )0(13 es equivalente a

1)0()0( 10 =+ 33

++

+=

+ H

W3

)(

0.)(

++

+=

+ H

W3

)(

1.)(

Para W

+

=)(03

10

+

=)(13

Se considera un sistema reparable de un solo componente, con tasas de

falla y reparacin constantes, es decir, caracterizadas por la distribucin

exponencial.

El mtodo de Markov permite obtener, con excelente precisin, la

probabilidad de que el sistema resida en cualquiera de sus estados posibles, no

la probabilidad de falla en un punto del sistema.

7pFQLFDGH)UHFXHQFLD\'XUDFLyQ

Para un consumidor que desee conectar a un nodo de la red de una

empresa elctrica, lo ms probable, es que requiera conocer la cantidad de

veces que quedar sin suministro de energa elctrica y cunto pueden durar

estas fallas de servicio. Esta tcnica busca encontrar relaciones entre la

cantidad de veces que puede quedar sin energa y cunto tiempo pueden durar

estas fallas.

En la )LJXUD 1 , se representa el proceso de operacin-falla-

reparacin-operacin de un componente.

11

m1 r1

T1

Operacin

Falla

T2

r2m2 m3 r3

T3

Operacin

Falla

1r m

1

)LJXUD13URFHVRGHRSHUDFLyQIDOODUHSDUDFLyQRSHUDFLyQ

Claramente, la frecuencia de este ciclo es 1/T. La probabilidad de que un

elemento est en operacin est dada por la relacin:

P(op) = m / (m + r) Donde:

m = 1 / = tiempo promedio de operacin.

r = 1 / = tiempo promedio de reparacin.

Como T = m + r, se tiene

P(op) = m / T = 1 / ( T) = f /

f = P(op) *

12

La frecuencia en un estado determinado est dada por la probabilidad de

encontrarse en el estado, por la tasa de partida desde dicho estado, y la

duracin media en cada estado se obtiene de la probabilidad para el estado i

entre la frecuencia en el estado i.

0pWRGRGHFRUWHVPtQLPRV

Esta metodologa es muy utilizada en procesos de evaluacin de la

confiabilidad de redes elctricas y es la aplicacin de los conjuntos de cortes para obtener ndices de confiabilidad (frecuencia y duracin de fallas).

Utilizando el criterio de xito en la continuidad de servicio para los puntos

de inters, se dice que un sistema est conectado si existe un camino entre la

fuente y cada uno de los elementos que componen dicho sistema. La salida de

los elementos que pertenecen al conjunto de corte mnimo produce la separacin del sistema en dos subsistemas conectados, uno que contiene las

entradas (fuentes) y otro que contiene el punto en estudio (normalmente este punto corresponde a un nodo de carga).

En esencia, se hace una representacin serie-paralelo de la red bajo estudio, que puede tener cualquier configuracin. Un conjunto de corte es un grupo de elementos que al ser retirados del sistema (red elctrica) produce su particin. Se dice que un corte es mnimo cuando no tiene un subconjunto que pueda producir el mismo efecto sobre el sistema.

13

0RGRVGHIDOOD\DQiOLVLVGHHIHFWRV0RGRGH)DOODV

Esta tcnica es particularmente adecuada para modelar fallas que

involucran la accin de los dispositivos de proteccin. Su implementacin va

acompaada de la determinacin de conjuntos de corte mnimo conectados en cascada y slo se consideran contingencias simples y dobles, dado que es

altamente improbable de que ocurran en forma simultnea fallas en tres o ms

elementos a la vez. Esta tcnica consiste en determinar los modos comunes de

falla y anlisis de efectos, donde se pretende reflejar con mayor realismo el comportamiento de un sistema elctrico.

Existen tambin tcnicas de localizacin ptima de recursos en redes de

distribucin, las que buscan aumentar la probabilidad de contar con energa

elctrica, en un punto de carga cualquiera de un sistema de distribucin,

mediante la determinacin de nuevas inversiones.

Por lo tanto, la inversin se traduce en disminucin de las tasas de falla y

disminucin de los tiempos de reparacin de las mismas. La aplicabilidad de

estas tcnicas se restringe a sistemas de topologa operativa radial; es decir, si

ocurriera una falla en la red, parte del alimentador puede abastecerse de

energa de otra fuente con una buena operacin de los seccionadores.

14

6(/(&&,1'(/0e72'2$86$53$5$ /$'(7(50,1$&,1'(

/261',&(6'(&21),$%,/,'$'

La presente tesis tiene por objetivo de evaluar la confiabilidad de cuatro alimentadores de distribucin y determinar la ubicacin ptima de

seccionadores, para ello la principal variable es el tiempo de restauracin de la

energa con respecto al punto de carga en estudio.

En los acpites anteriores se han mencionado dos mtodos de

confiabilidad, que son: el mtodo estocstico y el determinstico, y de ambas se

prefiri el mtodo determinstico ya que es apropiado para su evaluacin y su

explicacin se menciona en los prrafos lneas abajo; en cambio el primer mtodo se utiliza para sistemas en que las fallas dominantes son las de

generacin.

De los diferentes mtodos deterministicos que se explic el ms usado en

el anlisis de confiabilidad de redes de distribucin es la tcnica de cortes

mnimos; esta tcnica se hace una representacin esquemtica del sistema

apoyndose en la teora de grafos y hace sus reducciones empleando los

cortes, y utilizando como criterio de xito la continuidad de servicio.

El mtodo que se propone para realizar el anlisis de confiabilidad es el

mtodo de Modo de Fallas, debido a que es adecuada para modelar fallas que

involucran la accin de los dispositivos de proteccin, de esta manera se logra

ver el impacto de la confiabilidad al introducir seccionadores en la red elctrica.

15

Este mtodo esta acompaada a la determinacin de conjuntos de corte mnimos.

$/7(51$7,9$63$5$ ,1&5(0(17$5/$&21),$%,/,'$'(181$

5(''(',675,%8&,1

El mejoramiento de la confiabilidad del servicio brindado es una preocupacin de todas las compaas de electricidad. En cualquier programa de

inversin, el distribuidor debe hacer un diagnstico preciso de las

caractersticas de la red, por tal motivo se tiene tres alternativas para aumentar

la confiabilidad en una red de distribucin elctrica:

a.- Reducir el tiempo de interrupcin

b.- Reducir la frecuencia de interrupcin.

c.- Reducir el impacto de interrupcin.

D 5HGXFLUHOWLHPSRGHLQWHUUXSFLyQ

stas se basa en reducir los tiempos de restauracin del servicio como el de automatizar los equipos de maniobra de la red elctrica; otro aspecto es el

de reducir el tiempo de reparacin del equipo elctrico que casualmente

involucra a equipos de mayor tiempo de reparacin; tambin, el de mejorar la calidad de informacin para tener un conocimiento claro de los posibles puntos

a fallar, y el ltimo aspecto, es de incrementar rutas alternativas de suministro

16

con la finalidad de que los puntos de carga tengan varias posibilidades de

suministro ante un evento de falla que se presenta en el sistema.

Tambin se debe analizar la eficacia de las intervenciones del personal

encargado del control de las obras, la preparacin de las intervenciones y la

organizacin que permite reducir al mximo posible los tiempos de interrupcin

Las opciones mencionadas se muestran esquemticamente en la )LJXUD

1

E 5HGXFLUODIUHFXHQFLDGHLQWHUUXSFLyQ

Una frecuencia de interrupcin puede ser de corta duracin o de larga

duracin dependiendo del evento de falla que se produzca, esta interrupcin

puede ser producido en otro tiempo y de la misma causa que se produjo en la primera interrupcin; en consecuencia, la aplicacin de mantenimiento a los

equipos, principalmente a los puntos dbiles que componen el sistema elctrico

logran reducir la frecuencia de interrupcin, otro factor vendra ser el de reducir

el tiempo de mantenimiento, es decir dar un mantenimiento preventivo a los

equipos elctricos.

Las opciones mencionadas se muestran esquemticamente en la )LJXUD

1

17

F 5HGXFLUHOLPSDFWRGHLQWHUUXSFLyQ

Cuando se presente una falla en la red y que esta no pueda ser aislado,

puede afectar a usuarios que estn distantes de la falla, una de las maneras de

reducir este impacto de la interrupcin es de incrementar los dispositivos de

proteccin y de mejorar la selectividad en el sistema de proteccin. Las opciones mencionadas se muestran esquemticamente en la )LJXUD

1

Mejorar el nmero derutas alternativas

Mejorar la calidad deinformacin

Reducir los tiempos derestauracin

Reducir el tiempo dereparacin

Conseguir mas informacin

Usar los conocimientosdisponibles

Hacer anlisis especficos

Incrementar el nmerode dispositivos

Usar alimentadoresredundantes

Incrementardispositivos de bajo

costo

Implementacion y seguir losindicadores de desempeo

Mejorar losdesempeos de

trabajo

Mejora la direccin delequipo de trabajo

Uso de tecnologia parauna rpida

restauracin

Mejorar la operacin defuncionamiento

Incrementar el uso de laautomatizacin

Uso de la restauracinautomatizada

)LJXUD1

,1&5(0(172'(/$&21),$%,/,'$'5HGXFLHQGRODGXUDFLyQGHVDOLGD

18

Reduciendo lafrecuencia de salida

Reducir los mantenimientode salida

Reducir la sensibilidad alpeligro

Remplazar un equipo enmal estado

Optimizar los mantenimientospreventivos

Hacer uso de equipos de bajomantenimiento

Uso de tecnologias aprueba de explosin

Identificar y reforzarpuntos dbiles

Mejorar la confiabilidad decomponentes individuales

Hacer msmantenimiento

preventivo

Proporcionar a los clientesuna mejor informacin

)LJXUD1

,1&5(0(172'(/$&21),$%,/,'$'5HGXFLHQGRODIUHFXHQFLDGHVDOLGD

19

! "$#%! &(')+*-,

/.)0# ! 0)

Mejorar la arquitectura dela red

Reducir las restriccionesde operacin

Mejorar la proteccin

Incrementar nmero deconexiones

Uso de subestaciones"satelite"

Optimizar arquitectura

Usar tecnologias seguras

Suministrar y mejorar lainformacin relacionado a

la seguridad

Adicionar ms dispositivosde proteccin

Mejorar la selectividad deproteccin

)LJXUD1

,1&5(0(172'(/$&21),$%,/,'$'5HGXFLHQGRHOLPSDFWRGHVDOLGD

20

&$378/2,,

/$&21),$%,/,'$''(/6,67(0$(/e&75,&2

En la actualidad la continuidad del suministro consiste en evaluar el

comportamiento pasado del sistema de potencia, considerando los datos

histricos existentes en las empresas, referentes a fallas ocurridas durante el

perodo de un ao y un enfoque futuro, el cual se basa en la prediccin de los

ndices de falla de los clientes y del sistema a partir de parmetros de

confiabilidad de componentes que pueden calcularse en base a datos

estadsticos existentes, o bien tomarse de estndares apropiados.

Existen cuantificadores que determinan el comportamiento del suministro

de la red y que se cuantifica en funcin de la frecuencia y duracin.

La confiabilidad es una funcin que expresa una probabilidad que se

relaciona a la posibilidad de disponer energa elctrica a travs del tiempo.

21

En ciertos tiempos los componentes del sistema elctrico sufren

desperfectos y presentan situaciones de fallas, entonces la confiabilidad intenta

en describir en promedio tal comportamiento.

Es difcil definir una funcin de confiabilidad nica para un sistema como el

de distribucin, puesto que diferentes consumidores conectados en distintos

puntos presentaran comportamiento diferentes. Por tal razn, se definen ndices

globales para el sistema e individuales, para un consumidor o grupo de

consumidores conectados en un mismo punto de la red.

&2672

22

de los costos de suministro mas el costo de las interrupciones que ocurren

estn en un mnimo

)LJXUD1

&RVWRGHOD&RQILDELOLGDG

En la ILJXUD 1 se muestra el costo en una proporcin directa en

cuanto a las inversiones que la empresa elctrica efecta en la medida que

crece el nmero de consumidores beneficiados, que reciben un suministro con

mayor grado de confiabilidad. Por otra parte, el costo asociado en cuanto a la

energa dejada de vender, penalidades y lo que los clientes dejen de hacer, tienen una relacin inversa, que se incrementa a medida que se reduce el grado

de confiabilidad de su energa suministrada.

23

Estos costos asociados a la falta de confiabilidad incluyen el costo de

compensacin por interrupcin, el costo de la energa no suministrada, y el

costo de salida al cliente.

3$50(7526'(&21),$%,/,'$'

Basndonos en el mtodo de Modo de Fallas para la evaluacin de

anlisis de confiabilidad del sistema, se requiere datos para cada uno de los

elementos que componen una red de distribucin, y son: la tasa de falla y los

tiempos de reparacin.

Es posible hacer una estimacin de las tasas de fallas y los tiempos de

reparacin para todos los equipos que componen un sistema de distribucin a

partir de datos estadisticos y de registros que se elaboren de todas las

suspensiones en el servicio.

A continuacin se mencionan las caractersticas de los datos que se

requieren:

D7DVDGHIDOOD, Es el nmero de fallas de un componente por ao causado

por una salida permanente. Estas fallas pueden ser causadas por una mala

operacin, relmpagos, animales, cortocircuito, rboles, sobrecargas, fallas de

aislamiento, etc.

La tasa de salida es obtenida al dividir el nmero total de fallas por un

equipo dado entre el total de los componentes y dividida por el nmero de aos.

24

Se plantea la siguiente expresin:

Fa (1/ao) .(2.1) N x T

Donde:

Fa : cantidad de fallas observadas para cierto tipo de elemento,

N : cantidad de componentes expuestos a falla.

T : periodo de observacin, aos.

En el caso de los electroductos las tasas de salida son establecidas por

km por ao, en algunos elementos de proteccin 100% confiables, bastar

asignar tal componente una tasa de falla igual a cero.

E 7LHPSRV GH UHSDUDFLyQ, representa la accin de cambio o reparacin

del componente causante de la interrupcin del servicio, tambin representa el

periodo transcurrido desde la desconexin del circuito hasta la re- energizacin

del mismo.

El tiempo de reparacin es el tiempo promedio que dura una falla de

suministro, expresado en horas; y depender de la clase de proteccin

asociada y del tipo de trabajo que se debe realizar para restablecer el servicio elctrico (maniobras de transferencia, reparaciones, limpieza, etc.).

25

El promedio de duracin de salida es obtenido al dividir el total de duracin

de salida causado por el equipo fallado entre el nmero total de eventos

involucrados en el equipo.

1',&(6'(&21),$%,/,'$''(/6,67(0$

Los ndices de confiabilidad utilizados para redes elctricas pretenden

cuantificar la calidad del servicio que presenta la red en cualquier punto de

consumo. En la )LJXUD1 se muestran los parmetros que se deben tener

en cuenta para el clculo de la confiabilidad y los resultados que se obtienen.

)LJXUD1

3DUiPHWURVSDUDHOFiOFXORGHODFRQILDELOLGDG\VXVUHVXOWDGRV

Los ndices de confiabilidad se pueden calcular para todo el sistema, como

tambin para puntos de carga ms importantes (zona de prioridad). Los principales ndices usados para todo el sistema se dividen en tres grandes

grupos y se encuentran dentro de la siguiente clasificacin:

D ndices por frecuencia. E ndices por duracin. F ndices por interrupciones momentneas.

3$50(7526'(&21),$%,/,'$'

Tasa de fallas (int/ao)

Tiempo de Reparacin (hr/ao)

1',&(6'(&21),$%,/,'$'

SAIDI SAIFI CAIDI AENS ASAI.

26

De acuerdo a la Norma ,(((6WDQGDUG7ULDO8VH*XLGHIRU

3RZHU 'LVWULEXWLRQ 5HOLDELOLW\ ,QGLFHV se especifican 12 ndices de

confiabilidad las cuales se hallan agrupadas dentro de la clasificacin indicada

lneas arriba, destacndose las seis ms importantes, que se detallan a

continuacin:

6$,), tQGLFHGH IUHFXHQFLDGH LQWHUUXSFLRQHVSURPHGLRGHOVLVWHPD

Indica la cantidad de interrupciones que un consumidor promedio del

sistema sufre al ao.

Se calcula como la sumatoria del nmero de consumidores por la cantidad

de interrupciones al ao en cada punto de carga del sistema (donde hay consumidores), dividido entre la sumatoria de consumidores del sistema.

)ao/consumidor/Inter(esConsumidor

onesInterrupci*esConsumidor

SAIFI

CARGA_DE_PUNTOS

CARGA_DE_PUNTOS=

.(2.2)

6$,', tQGLFH GH GXUDFLyQ GH LQWHUUXSFLRQHV SURPHGLR GHO VLVWHPD

Indica la duracin de las interrupciones que un consumidor promedio del

sistema sufre al ao.

Se calcula como la sumatoria del nmero de consumidores por el tiempo

de interrupcin al ao en cada punto de carga del sistema, dividido entre

la sumatoria del nmero de consumidores del sistema.

27

idor/ao)(Hr/consumesConsumidor

nesnterrupcioHoras_de_I*esConsumidorSAIDI

CARGAPUNTOS_DE_

CARGAPUNTOS_DE_=

(2.3)

&$,', tQGLFH GH GXUDFLyQ GH LQWHUUXSFLyQ SURPHGLR SRU FOLHQWH

LQWHUUXPSLGR

Indica la duracin promedio de una interrupcin, por cada consumidor.

Para este clculo solo se toman en cuenta los consumidores que han sido

interrumpidos (es decir los puntos de carga donde han ocurrido interrupciones).

)consumidor/.Inter/Hr(onesInterrupci*esConsumidor

onesInterrupci_de_Horas*esConsumidor

CAIDI

DOSINTERRUMPI_CARGA_PTOS

DOSINTERRUMPI_CARGA_PTOS

=...(2.4)

$6$,tQGLFHGHGLVSRQLELOLGDGSURPHGLRGHOVHUYLFLR

Indica la disponibilidad anual del suministro de energa.

Se calcula como la sumatoria de consumidores por la cantidad de horas

disponibles del suministro en un ao, dividido entre la sumatoria de

consumidores por la cantidad de horas de demanda al ao.

demanda_de_Horas*esConsumidor

Sumnistro_de_Horas*esConsumidor

ASAI

DOSINTERRUMPI_CARGA_PTOS

DOSINTERRUMPI_CARGA_PTOS

=.(2.5)

28

$6,), tQGLFH GH IUHFXHQFLD GH LQWHUUXSFLRQHV SURPHGLR GHO VLVWHPD

SRUN9$FRQHFWDGR

Este ndice es similar al ndice SAIFI con la diferencia que este ndice esta

en funcin del kVA conectado a la carga y no con el nmero de

consumidores, este ndice sirve predominantemente para clientes

industrial/comercial y se calcula de la siguientes forma

ao)conectado/ (Inter/kVAconectadokVA

onesInterrupci*conectadokVA ASIFI

CARGAPUNTOS_DE_

CARGAPUNTOS_DE_=

.(2.6)

$6,', tQGLFHGHGXUDFLyQGH IUHFXHQFLDGH LQWHUUXSFLRQHVSURPHGLR

GHOVLVWHPDSRUN9$FRQHFWDGR

Este ndice es similar al ndice SAIDI con la diferencia que este ndice esta

en funcin del kVA conectado a la carga y no con el nmero de

consumidores, este ndice sirve predominantemente para clientes

industrial/comercial y se calcula de la siguientes forma

ao)conectado/(Hr/kVA conectadokVA

nesnterrupcioHoras_de_I*conectadokVA ASIDI

CARGAPUNTOS_DE_

CARGAPUNTOS_DE_=

.(2.7)

Tambin se esta considerando dos ndices importantes, que representa

para la empresa elctrica el impacto en cuanto a la prdida que se obtiene por

la falta de confiabilidad, y que se mencionan a continuacin:

29

D $(16(QHUJtD3URPHGLRQRVXPLQLVWUDGD

Se obtiene del total de la energa promedio no suministrada (debido a la interrupcin), dividido entre el nmero total de clientes.

=

servidos_esConsumidoronInterrupci_de_Horas*cliente_del_Media_Potencia

AENS .(2.8)

E &B(16&RVWRGH(QHUJtD3URPHGLRQRVXPLQLVWUDGD

Se obtiene del costo total de la energa promedio no suministrada (debido a la interrupcin), dividido entre el nmero total de clientes.

=

servidos_esConsumidoronInterrupci_de_Horas*Energia_la_de_Medio_Costo*cliente_del_Media_Potencia

AENS_C .(2.9)

&$/,'$''(680,1,6752&21)250(17&6(

La actual Norma Tcnica de Calidad de Servicios Elctricos (NTCSE) publicada mediante DS-020-97-EM en octubre de 1997 y las ltimas

modificaciones contempladas, incluyendo el DS-040-2001-EM de julio del 2001, expresan que la calidad de suministro se expresa en funcin de la continuidad

del servicio elctrico a los clientes, es decir, de acuerdo a las interrupciones del

servicio.

En ese sentido, para evaluar la calidad de suministro, se toman en cuenta

indicadores que miden el nmero de interrupciones del servicio elctrico, la

duracin de las mismas y la energa no suministrada a consecuencia de ellas,

30

siendo su perodo de control de interrupciones de seis (6) meses calendario de duracin.

Se considera como interrupcin a toda falta de suministro elctrico en un

punto de entrega, y las interrupciones pueden ser causadas, entre otras

razones, por salidas de equipos de las instalaciones del suministrador u otras

instalaciones que lo alimentan, y que se producen por mantenimiento, por

maniobras, por ampliaciones, etc., o aleatoriamente por mal funcionamiento o

fallas; lo que incluye, consecuentemente, aquellas que hayan sido programadas

oportunamente.

Para efectos de la NTCSE, no se consideran las interrupciones totales de

suministro cuya duracin es menor de tres (3) minutos ni las relacionadas con casos de fuerza mayor debidamente comprobados y calificados como tales por

la Autoridad.

La calidad de suministro se evala utilizando los siguientes indicadores

que se calculan para perodos de control de un semestre:

1~PHUR7RWDOGH,QWHUUXSFLRQHVSRU&OLHQWH1, es el nmero total de

interrupciones en el suministro de cada cliente durante un perodo de control de

un semestre.

'XUDFLyQ 7RWDO 3RQGHUDGD GH ,QWHUUXSFLRQHV SRU &OLHQWH ', es la

sumatoria de las duraciones individuales ponderadas de todas las

interrupciones en el suministro elctrico al cliente durante un perodo de control

de un semestre.

31

Las tolerancias en los indicadores de calidad de suministro para clientes

conectados en nivel de tensin primaria (media tensin de 1 kV a 30 kV), son las siguientes:

1~PHURGH,QWHUUXSFLRQHVSRU&OLHQWH1

Clientes en Media Tensin : 04 Interrupciones/semestre

'XUDFLyQ7RWDO3RQGHUDGDGH,QWHUUXSFLRQHVSRU&OLHQWH'

Clientes en Media Tensin : 07 horas/semestre

32

&$378/2,,,

02'(/$&,17(5,&$3$5$/$8%,&$&,1'(/6(&&,21$'25

(181$5(''(',675,%8&,1(/e&75,&$

,1752'8&&,1

Una instalacin de dispositivos de proteccin en alimentadores tiene por

finalidad mejorar la calidad del suministro elctrico, los ndices de confiabilidad a travs de la reduccin de los tiempos de interrupcin y de la energa no

suministrada. Los dispositivos de seccionamiento permiten a la red tener una

va de alimentacin auxiliar a la red en estudio y de poder aislar la falla, las

ubicaciones de estos dispositivos en una red de distribucin elctrica es un

problema complejo, debido a que toma muchas variables y donde las restricciones tales como una mejora de calidad de suministro y costos de inversin tienen que ser llevados en consideracin simultneamente.

33

Inicialmente se analizarn los criterios de operacin de los seccionadores

de lnea y de enlace u otro dispositivo, que opera en el sistema bajo cualquier condicin de contingencia, esta determinacin puede ser obtenida mediante

informacin proporcionada por el personal de operacin, que trabaja en la red de distribucin o mediante un anlisis de contingencia ante un eventual falla de

la red.

Establecido la operacin de los seccionadores existentes en el sistema

elctrico se evala los ndices de confiabilidad para determinar el

comportamiento del suministro elctrico.

Definido los ndices de confiabilidad se tendr como objetivo de mejorar el servicio al cliente y de reducir el costo de energa no suministrada para ello la

alternativa a analizar es de introducir seccionadores de enlace y de lnea en el

sistema elctrico y mucho mejor si los seccionadores tienen una funcin automtica, por lo cual es necesario evaluar cuantitativamente el impacto de la

introduccin de seccionadores automticos y comparar los resultados en la

mejora de la confiabilidad.

352&(',0,(1723$5$/$'(7(50,1$&,1'(/$8%,&$&,1'(

6(&&,21$'25(6(181$5(''(',675,%8&,1

Para la determinacin de la localizacin de un seccionador se basar en

los siguientes pasos:

1. Anlisis de operacin de los dispositivos de maniobra y de proteccin.

34

2. Anlisis de confiabilidad.

3. Anlisis de alternativas de ubicaciones de seccionadores de enlace y de

lnea

4. Anlisis de optimizacin de la ubicacin de los seccionadores

En el JUDILFR1se aprecia el procedimiento a seguir para la ubicacin

del seccionador.

$QiOLVLV GH RSHUDFLyQ GH ORV GLVSRVLWLYRV GH PDQLREUD \ GH

SURWHFFLyQ

Consiste en determinar la lgica de operacin de los dispositivos en la red

elctrica ante cualquier ocurrencia de falla que se presente en la red elctrica,

esta operacin de anlisis es realizado con el programa Cymdist.

El Cymdist es un programa de anlisis para redes de distribucin para

redes radiales, de la empresa &

35

DATAINFORMACIN REQUERIDA

CymdistSoftware

Caida deTensin

ComponentesCapacidad de

Flujo deCarga

clculo de los ndicesSoftware para el

de confiabilidad FallaTasa deTiempo de

reparacin

De n= 1 a K seccionadoresnuevos

Flujo deCarga

cidad de carga y cadade tensin

Cumple con capa-

F

V

del seccionadorGuardar la ubicacin

de secc.Llamar u= 1 a N ubicacin

de ubicacin de seccionadoresPrograma de Optimizacin

FIN

*UiILFR1

3URFHGLPLHQWRSDUDODGHWHUPLQDFLyQGHOD

XELFDFLyQGHORVVHFFLRQDGRUHV

36

La informacin que requiere el Cymdist para el anlisis de operacin de

los dispositivos de maniobra y de proteccin son los siguientes:

Secciones de la red: Tipo rea/Subterrnea, Nivel de Tensin, Seccin, Nodo inicio y Nodo fin de conexin, Longitud, Resistencia, Reactancia,

Admitancia y Corriente admisible.

Transformadores: Cdigo de Identificacin, Potencia Instalada, Nodo de

conexin a la red, Nmero de clientes conectados y Energa distribuida a

los mismos.

Equipos de Maniobra en la red: Nodo de Ubicacin, Tipo, Corriente

Admisible y Estado de Operacin (Abierto/Cerrado)

Caractersticas tcnicas de los equipos como electroductos,

transformadores, capacitores, cargas en mxima y mnima demanda,

niveles de cortocircuito en generacin.

0LJUDFLyQGHODLQIRUPDFLyQ

El modelado de la red esta presentada en el formato Cymdist, y esta

presenta una base de datos que permite al usuario una mejor visualizacin y exportacin a otros programas de base de datos, los datos de exportacin son

la base de datos topolgica de las redes, los parmetros elctricos de los

mismos, las demandas, nmero de clientes en cada punto de carga, y las

secuencias de operacin de la red ante contingencias.

37

El Cymdist exporta a los programas de base de datos como Fox Pro,

Access, Excel, y de esta manera lleva a un mejor manejo de la base de datos de la red. La data de ingreso del programa propuesto esta hecho en un

ambiente Excel, lo que permite copiar la base de datos de la red hecha en

Cymdist y pegar la base de datos en el software de optimizacin de ubicacin

de seccionadores, este manejo se presenta en el FDSLWXOR,9

$QiOLVLVGH&RQILDELOLGDG

A partir de los criterios de operacin de la red que es la operacin de los

dispositivos de maniobra y de proteccin se podr conocer los ndices para

cada punto de carga y total del sistema, para eso se debe tener los siguientes

datos:

Tasa de falla

Informacin del cliente (Potencia, Nmero de clientes)

Informacin de ocurrencia de falla (por tramo)

Causas de la interrupcin.

Duracin de la interrupcin.

Nmero de clientes afectados.

Nmero de interrupciones por alimentador.

Informacin de la topologa de la red como (Nmero de secciones, longitud del cable, fusibles, reclosers, capacitores, reguladores, transformadores)

La base de facturacin de la empresa.

38

3URFHGLPLHQWRSDUDHODQiOLVLVGHODFRQILDELOLGDG

Para realizar el estudio de confiabilidad es necesario asignarle a todos los

elementos de la red las tasas de falla, los tiempos de reparacin, como as

tambin la lgica de operacin en lo que respecta al respaldo que cada

alimentador pueda tener [9].

Obtenida la informacin se determinar los ndices de confiabilidad en

base al mtodo de modo de fallas, que es una tcnica adecuada para modelar

fallas que involucran la accin de los dispositivos de proteccin, su algoritmo es

detallado en el siguiente captulo.

'HWHUPLQDFLyQ GH ORV tQGLFHV GH FRQILDELOLGDG HQ XQ VLVWHPD GH

GLVWULEXFLyQ

Los resultados de los ndices de confiabilidad corresponden a un criterio

de procesamiento determinstico, dado que cada elemento que la compone

posee una determinada tasa de falla.

Es difcil definir una funcin de confiabilidad nica para un sistema como el

de distribucin, puesto que diferentes consumidores conectados en distintos

puntos tendrn comportamientos diferentes. Por tal razn, se definen ndices

globales para el sistema e individuales, para un consumidor o grupo de

consumidores conectados en un mismo punto de la red.

Los ndices de confiabilidad, establecidos o estimados, permiten modelar y

comprender el desempeo de la red elctrica, evaluar su componentes (cables,

39

protecciones, aisladores y otros) y servir de base para decisiones de inversin y automatizacin.

El clculo de los ndices de la confiabilidad se detalla en el acpite 2.4.

$QiOLVLVGHDOWHUQDWLYDVGHXELFDFLRQHVGHVHFFLRQDGRUHVGHHQODFH\

GHOtQHD

Una red de distribucin puede tener varias opciones de ubicar los

seccionadores de enlace y de lnea, con la finalidad de aislar un evento de falla

en la red.

Existen diversos criterios para la ubicacin de seccionadores de enlace y

de lnea, lo cual se menciona a continuacin:

8ELFDFLyQGHO6HFFLRQDGRUGH(QODFH

Para la determinacin de los seccionadores de enlace se tiene que ver

tres factores para su realizacin:

UHD FULWLFD GH HQHUJtD D ORV FRQVXPLGRUHV, esta determinada por el

rea de la red en donde es indispensable la energa, para esto la empresa

distribuidora determinar el rea en donde es necesario tener un nivel de

suministro de energa confiable.

40

)DFWLELOLGDG HOpFWULFD, consiste en determinar si con el seccionador de

enlace propuesto, va haber un nivel de cada de tensin aceptable y este

no presente sobrecarga cuando el seccionador este operando.

)DFWLELOLGDGItVLFDconsiste en determinar si la ubicacin del seccionador

es factible fsicamente en los puntos de enlace sugeridos en la red

elctrica de los alimentadores.

&ULWHULRVSDUDODXELFDFLyQGHORVVHFFLRQDGRUHVGHOtQHD

Basndonos en la ubicacin de seccionadores de enlace en la red

elctrica, sta tambin debe ir acompaada con los seccionadores de lnea,

debido a que si operan los alimentadores auxiliares pueda que se sobrecargue

o subtensione en alguna parte de la red elctrica. Por tal motivo se hace

necesario el efectuar flujo de carga para determinar las condiciones de la red para las diversas operaciones que se presentaran al instalar seccionadores de

enlace y de lnea.

0HWRGRORJtDSDUDODXELFDFLyQySWLPDGHOVHFFLRQDGRUHQXQDUHGGH

GLVWULEXFLyQ

El procedimiento bsico para la optimizacin, comienza con un

modelamiento inicial de la red colocando los posibles puntos de seccionamiento

en los tramos de la red de distribucin, con el objetivo de determinar los

41

mejores ndices de confiabilidad del sistema, el cual tiene la siguiente estructura:

Con el sistema de la red inicial y considerando los puntos de

seccionamiento existentes, se procedi a dar alternativas de ubicacin al

seccionador de lnea en varios puntos de la red, procediendo luego en

calcular los ndices de confiabilidad para los diferentes alternativas de

ubicacin.

Con los resultados de los ndices de confiabilidad para las diferentes

ubicaciones de seccionadores de lnea en la red, la mejor ubicacin ser la que tenga el menor valor de SAIDI (ndice de duracin de interrupciones promedio del sistema).

Colocado el primer seccionador que tuvo el menor valor de SAIDI en la red

de distribucin, se procedi a calcular nuevamente los ndices de

confiabilidad con las dems alternativas de ubicacin de seccionadores de

lnea, y de la misma forma del anterior punto se eligi el que tiene menor

valor de SAIDI; de esta manera se proceder con las siguientes

alternativas de ubicacin.

42

CAPTULO IV ALGORITMO USADO PARA LA DETERMINACIN

DE LA CONFIABILIDAD Y DE LA UBICACIN PTIMA DEL SECCIONADOR

4.1 INTRODUCCIN

Los seccionadores automticos son importantes en las redes de

distribucin, debido a que incrementan el nivel de confiabilidad, adems stos

tienen una rpida restauracin del suministro, y pueden sustancialmente ahorrar

a las empresas concesionarias de distribucin, que en la mayor parte de su red

elctrica tienen seccionadores que son operados manualmente. Los ndices de

confiabilidad son sensitivos al nmero, tipo y ubicacin de la proteccin.

Muchas investigaciones tienden a tcnicas de optimizacin en el campo

operacional, mientras unas pocas investigaciones son sobre la optimizacin de

ndices de confiabilidad y costos de inversin [8]. La determinacin de la

43

ubicacin ptima y el nmero de seccionadores automticos, es un

procedimiento complejo e involucra un nmero de factores y restricciones. Para el clculo de los ndices de confiabilidad se bas en el mtodo de

modo de fallas, que es mtodo determinstico como tcnica usual en el

desarrollo de estos parmetros, y para el clculo de la optimizacin de la

ubicacin de seccionadores, se bas en seleccionar varios puntos de ubicacin

eligiendo la mejor ubicacin que proporcione un mayor ahorro para la empresa concesionaria de distribucin y tambin una mejora de suministro elctrico al cliente.

4.2 SISTEMAS DE ALIMENTACIN

Hoy en da las empresas de distribucin elctrica tienden a suministrar

energa elctrica con un nivel de confiabilidad aceptable a un costo razonable.

A continuacin mostraremos dos configuraciones de suministro de energa

y que una de las configuraciones cuenta con una fuente alternativa de

alimentacin, mejorando de esta manera la confiabilidad del sistema elctrico.

4.2.1 Sistema de distribucin Radial

Un sistema de distribucin radial consiste de una sola entrada de

alimentacin y sta es distribuida a todas las cargas que conforman la red de

distribucin. En la figura N 4.1 se aprecia tal configuracin.

44

C1C2

C3

C6

C7

C4

C5

FuentePrincipal

E

F

D

B

C

AINT Sec1

Sec2

Sec3

Sec4

Figura N 4.1 Sistema de distribucin Radial

En la figura anterior, vemos si un equipo elctrico (equipo de proteccin, lnea de transmisin, etc) falla, originar una interrupcin de energa en todas las cargas aguas abajo del equipo fallado, y si este no tiene una proteccin adecuada puede que la interrupcin afecte a todas las cargas de la red de

distribucin.

4.2.2 Sistema con alimentacin auxiliar

Esta configuracin permite alimentar a cargas que fueron afectas por una

interrupcin, gracias a una alimentacin externa y de un seccionador de lnea

que ayuda aislar la falla. En la figura N 4.2 se aprecia tal configuracin.

45

C1

C3

C2

C6

C5

C4

C7

PrincipalFuente

AuxiliarFuente

TIE

E

A

B

C

D

F

G

INT Sec1

Sec2

Sec3

Sec4 Sec5

Figura N 4.2 Sistema con alimentacin auxiliar

Del circuito vemos que la alimentacin original es la fuente principal y la

fuente auxiliar es la alimentacin externa; adems tiene un TIE (seccionador de enlace) que esta normalmente abierto, si ocurre una falla en el tramo BC la falla es aislada por medio del seccionador de lnea Sec1 y el TIE es cerrado, con el

fin de satisfacer de energa a las cargas que serian afectadas debido a la falla,

la configuracin permanecer hasta que el problema se corrija y vuelva a su situacin normal.

4.3 CONFIGURACIN DE LA RED Para realizar el clculo de los ndices de confiabilidad se tienen que definir

los componentes que conforman una red elctrica, y que se sealan a

continuacin:

46

1. Carga Es el punto de suministro de la energa elctrica.

2. Tramo Es la lnea por donde se transmite la energa

3. Dispositivo de proteccin Es el equipo de proteccin que acta frente a eventos de fallas que ocurre en la red elctrica

4. Subestacin Es la fuente de energa elctrica.

La siguiente figura N 4.3 muestra los componentes que conforman dicha

configuracin:

Principal

C1

INT

Fuente

A

C3

C2Sec3

F

Sec4

C6

B

Sec1

C

Sec2

D

E

C5

C4

C7

Tramo

Carga

Dispositivo de Proteccin

Subestacin

Figura N 4.3 Componentes de la red elctrica

47

4.4 OPERACIN DE SECCIONADORES El propsito principal de la proteccin es proveer confiabilidad al sistema

elctrico, ya que stos minimizan el monto de servicio perdido durante

condiciones anormales evitando apagones de larga duracin. Tenemos en

cuenta que el tiempo de reparacin del elemento fallado es ms que un tiempo

de maniobra, por lo tanto la prdida de energa puede ser restablecida ms

rpido con una apropiada operacin de seccionadores o una reconfiguracin del

sistema.

En un sistema de operacin de maniobra se presenta dos casos: el

primero caso es de aislar la falla, y el punto de carga en estudio pueda ser re-

energizado de la misma fuente; el segundo caso, es de aislar la falla y dar

energa al punto de carga en estudio por una fuente alternativa. En la Figura

N 4.4 se muestra una red elctrica con seccionamientos, por ejemplo: para el primer caso, si la falla ocurre aguas abajo del SEC2, podemos abrir el SEC2 para aislar el tramo con el resto del sistema. La fuente original puede aun

suministrar energa a todos los clientes, excepto aquellos que estn aguas

abajo del SEC2. En la misma Figura N 4.4, para el segundo caso, si el tramo BD presenta

una falla permanente, la falla puede ser aislada al abrir el switch SEC1 y INT1,

al no existir una fuente alternativa todos los tramos aguas debajo de la zona de falla puede ser solo restaurada despus de que la falla es reparada. Si tenemos

48

una fuente alternativa S1 aguas debajo de SEC1, esta puede ser restaurada al cerrar el TIE.

El tiempo de restauracin de esta parte del sistema es corto debido a la

operacin de seccionadores; en caso si no hubiese seccionadores, el tiempo de

restauracin es mayor y estar en funcin al tipo de falla que se presente. Hay

que tener presente que los servicios auxiliares dan energa a toda la carga sin

presentar rangos fuera de lo normal.

Principal

C3

C1C2

Sec3F

INT1

Fuente

A

B

Sec1

Sec2

C

C4

AuxiliarFuente

E

DSec4

C6

C5

G

Sec5

TIE

C7

S1

Figura N 4.4 Operacin de seccionadores debido a las fallas en la red elctrica

4.5 ANALISIS DE LA CONFIABILIDAD EN UNA RED DE DISTRIBUCIN En un sistema de distribucin se presentan dos sistemas de componentes,

el primero consta de lneas, transformadores y otros que es directamente

49

responsable en transmitir la energa de la subestacin hacia los clientes finales,

y el segundo consta de equipos de proteccin de maniobra, como son: los

fusibles, reclosers, seccionadores, interruptores, etc.

Esta red conformada por los dos sistemas, puede ayudar a la formacin

de reas que permite el aislamiento de la falla responsable del no suministro de

energa a las dems cargas. De esta manera es necesario formar reas o

segmentos en el sistema de distribucin.

El objetivo primordial es aislar la falla y dar suministro de energa a la carga en estudio, para ello se seguir la ruta del tramo donde se produjo la falla hacia la carga en estudio, si en esta ruta se presentan equipos de

seccionamiento que puedan aislar la falla, se tomar el tiempo de close/open

para el restablecimiento de la carga. Aqu se centra un mayor anlisis debido a

que pueden existir varios equipos de seccionamiento y rutas de alimentacin,

con la finalidad de poder restaurar la carga en un mnimo tiempo posible.

4.5.1 Evaluacin de la confiabilidad de una red de distribucin

La metodologa propuesta para la evaluacin de la confiabilidad es el

mtodo de modo de fallas que corresponde a un criterio determinstico, dado

que cada elemento que la compone posee una determinada tasa de falla. Como

primer paso tenemos que determinar el estado de topologa de operacin en la

red elctrica.

50

La topologa considerada, son: los tramos en los alimentadores, fusibles,

seccionadores, etc; todos estos elementos al fallar afectan con respecto al

punto de carga en estudio, y su restablecimiento puede ser reparando, aislando

la falla o puede ser alimentado por otra va; todas estas alternativas de

restablecimiento del servicio que estn en funcin del tiempo permitir hallar los

ndices de confiabilidad en cada punto de carga y del sistema.

Para determinar el tiempo de restablecimiento del servicio elctrico, se ha

considerado tres rutas que se detalla a continuacin:

1. Ruta principal de energa

Viene a ser la ruta de la fuente principal de suministro hacia la carga

en estudio.

2. Ruta auxiliar de energa

Viene a ser la ruta de la fuente auxiliar de suministro hacia la carga

en estudio.

3. Ruta de falla

Viene a ser la ruta del punto de falla hacia la carga en estudio.

En la Figura N 4.5, se aprecia lo enunciado.

51

1 3 4 5

8

9

2

7

6

FALLA

FUENTEPRINCIPAL

FUENTEAUXILIAR

CARGARUTA PRINCIPAL

RUTA AUXILIAR

RUTA DEFALLA

EN ESTUDIOS

Figura N 4.5 Rutas de evaluacin para el clculo de los ndices de confiabilidad

Para el clculo del tiempo de restablecimiento, se ha optado por el anlisis

de conjuntos que lo define el Electric Power Reserch Institute (EPRI) [12] que calcula la confiabilidad para cada punto de carga. En la Figura N 4.6 se

muestra el anlisis de conjuntos. En anlisis de confiabilidad, las fallas de todos los componentes de una

red elctrica, que causa la prdida de servicio elctrico en un punto de carga

debe ser considerada. Este punto de carga ser presentado en trmino de

tramo, el cual se le denominar tramo en estudio S (Figura N 4.5). Todos los componentes del sistema son localizados en la ruta entre la fuente y el

segmento en estudio S (ruta principal), o no localizados sobre ella. La falla en

52

algn punto de la ruta principal causa una interrupcin al punto de carga. La

falla de componentes que no estn en la ruta principal causa una interrupcin

en el punto de carga, a menos que el componente sea separado de la ruta de

falla por un dispositivo de proteccin, que responde manual o automticamente

al componente fallado.

NSSL

L

SSL

SL NSL

NSAFSAF

Figura N 4.6 Anlisis de conjuntos definido por la EPRI

De esta manera, bajo este esquema de anlisis de conjuntos (Figura N 4.6) se ha definido el conjunto L que contiene todos los tramos dentro de una red elctrica cuyas fallas pueden dejar sin energa al tramo en estudio S.

La particin L se divide en los conjuntos de SSL y NSSL:

El conjunto SSL consta de los tramos que puede ser aislado de la parte continua entre S y la fuente original (ruta principal).

53

El conjunto NSSL que consta de los tramos en que no pueden ser aislado por los seccionadores de la parte continua entre S y la fuente original (ruta principal).

El conjunto SSL contiene cualquier tramo separado de la ruta principal, por una operacin manual o automtica de seccionador. Si algn elemento de este

conjunto falla, el tramo en estudio S puede ser temporalmente restaurado de la fuente original antes que la componente fallada sea reparada o remplazada.

El conjunto NSSL, contiene dos conjuntos SL y NSL

El conjunto SL consta de los tramos que puede ser operados por los seccionadores que se encuentran en la ruta principal, tanto que si la falla

ocurre en el conjunto SL, S puede ser alimentado por una fuente alternativa.

El conjunto NSL consta de los tramos que no pueden ser operado por los seccionadores del tramo en estudio S. Este es el tramo de estudio de si

mismo, tanto este conjunto solo contiene el elemento { S }

El conjunto SL se divide en SAF y NSAF:

Para el conjunto SAF, si el estado del componente es fallado en este tramo, es posible restaurar la energa a S por una fuente alternativa.

Para el conjunto NSAF, si el tramo fallado pertenece a este conjunto, el tramo de inters S no puede ser temporalmente restaurado de una fuente

54

alternativa, debido a que no podra tener capacidad de soportar la carga a

alimentar.

En base a estos conjuntos se ha elaborado un diagrama de flujo para la obtencin del tiempo de restablecimiento, el cual se muestra en la Figura N

4.7A y N 4.7B.

INICIO

Definir rutasPrin., Auxi. y de Falla

fallaDe n= 1 a K ruta de

Se encuentra en laRuta Principal

De n = 1 a N1 ruta defalla

(Comenzando con el tramo de origen de la falla)

V

F Ruta AuxiliarSe encuentra en la

F

V

de la ruta auxiliarEliminar posibilidad

N1 = n

Si esta en la ruta auxiliar eliminar posibilidadde alimentacion auxiliar (1)

F

en el tramo nHay Seccionador

T[a]=[n]Tomar tiempo

V

T1 = Tiempo min de T[a]

1

Figura N 4.7A Diagrama de flujo para la obtencin del tiempo de restablecimiento

55

De n = N1 a N ruta de

ruta auxiliar diferenteSe encuentra en la

F

falla

V

T2= de sub auxiliar

de (1)

N2 = n

F

V

De n = N1 a N2 ruta defalla

en el tramo nHay Seccionador

Tomar tiempoT[b]=[n]

T3 = Tiempo min de T[b]

T2= Null yT[b] =Null

F

V

Tf1 = null

Tf1 = T max(T3, T2)

Tf1 = T max(T3, T2)

FIN

1

Figura N 4.7B Diagrama de flujo para la obtencin del tiempo de restablecimiento

56

4.5.2Clculo de los ndices de confiabilidad

El procedimiento bsico para el clculo de los ndices de confiabilidad es

tener la configuracin de la red y la lgica de operacin de los seccionamientos.

La red es analizada comenzando con una topologa del sistema, y esta es

descrita por tramos del sistema. Un tramo es definido como un conjunto de componentes en serie y de dos nodos en extremo. Cada nodo y los

componentes considerados sern identificados.

La data de entrada incluye:

Nmero de tramos.

Nmero de componentes (seccionadores, interruptores)

Nmero de puntos de carga a ser analizada.

Nmero de seccionadores de enlace normalmente abierto.

Informacin de potencia y nmero de clientes en cada punto de

carga.

Informacin de la confiabilidad para cada tramo y componentes.

Teniendo la data se lleva a un modelo descrito en el acpite 4.5.1, que

reproducen el funcionamiento de la red, ante contingencias puntuales en los

elementos que la componen, y evalan as la calidad resultante ante cada falla

en forma individual, para finalmente consolidar los resultados obtenidos a nivel

total o a nivel cliente.

Para los sistemas radiales se tiene lo siguiente:

57

= iT i.rU ii =

=i

iT UU

==

ii

ii

T

TT

.r

U

r

Donde:

i : tasa de falla del componente i, fallas/ao

ir : tiempo de reparacin del componente i, horas

iU : indisponibilidad anual del componente i, horas/ao

T : tasa de falla del sistema serie, fallas/ao

Tr : tiempo de reparacin total, horas

TU : indisponibilidad anual total del sistema serie, horas/ao.

4.6 PROCEDIMIENTO PARA LA UBICACIN PTIMA DE SECCIONADORES EN LA RED DE DISTRIBUCIN ELCTRICA Para la determinacin de la ubicacin ptima y el nmero de estos

seccionadores, se emplear un modelo que evaluar los ndices de

confiabilidad y a su vez deber estar asociado al costo de la interrupcin por

58

cliente o usuario del sistema de distribucin, para ello se debern tener

presente las siguientes caractersticas en cuanto al desarrollo del modelo

matemtico:

Descripcin de la topologa de la red, sin requerimiento de

simplificaciones en la configuracin del sistema; donde el sistema

debe ser definido de una manera simple por la descripcin de sus

tramos, nodos de carga, nmero de usuarios por nodos de carga,

nmero de enlaces normalmente abiertos, etc.

Cada componente debe tener la informacin relevante de los

parmetros de confiabilidad, tales como: la tasa de fallas, el tiempo

de reparacin, y el tiempo de reconexin que pueda ser

especificado por la empresa de distribucin.

Los seccionadores debern ser tratados como componentes del

sistema, y su ubicacin debe ser parte de la topologa de la red

elctrica.

Obtenida la informacin se proceder a definir las alternativas de

ubicacin de los dispositivos de seccionamiento, cuyos resultados ayudarn a

determinar el impacto de la confiabilidad.

Esta filosofa de anlisis es con la finalidad de determinar la solucin

ptima, por comparacin de los ndices de confiabilidad y los costos de

interrupcin por cliente o usuario.

59

4.6.1Algoritmo del programa

El seccionador propuesto es ubicado en varios puntos de la red. Despus

de cada cambio de ubicacin y/o nmero de seccionadores, los ndices de

confiabilidad y los costos de energa no suministrada son evaluados. Evaluados

los ndices de confiabilidad del sistema se elige la mejor alternativa de ubicacin como la solucin ptima.

La estructura del algoritmo es el siguiente:

a. Data de red, nmero de cliente, potencia, e informacin de confiabilidad de

componentes.

b. Especificar restricciones de la red (sobrecarga en elementos de la red), y definir alternativas de ubicacin de seccionadores.

c. Comenzar con primera alternativa de ubicacin del seccionador.

d. Considerar cada punto de carga del sistema a analizar.

e. Evaluar los ndices de confiabilidad para cada punto de carga,

considerando todos los eventos de falla que ocurren en cada componente

de la red, con respecto al punto de carga y su asociado procedimiento de

restauracin, usando una evaluacin de aproximacin convencional de la

confiabilidad.

f. Repetir para cada evento de falla y para cada punto de carga.

g. Evaluar los ndices totales del sistema y por punto de carga.

60

h. Cambiar la ubicacin del seccionador bajo las restricciones especificadas en la red, e ir nuevamente al paso d.

i. Determinar la solucin ptima por comparacin de ndices de confiabilidad

y costos de energa no suministrada para todas las alternativas de

ubicacin, y colocar la mejor alternativa de ubicacin en la red. j. Colocado la mejor alternativa de ubicacin en la red, buscamos otra

ubicacin del seccionador, e ir nuevamente al paso c,

k. Determinado las mejores alternativas de ubicacin de seccionadores, hallaremos la cantidad de seccionadores que van en la red elctrica por

medio del costo de implementacin y el costo a la falta de confiabilidad.

El algoritmo se muestra en la Figura N 4.8

4.6.2 Diseo del programa

El programa ha sido desarrollado utilizando el lenguaje de programacin de VB+ de Excel debido principalmente a la rapidez del manejo numrico, a lo que suma la nueva interfase visual, que permite crear un ambiente interactivo.

El manejo del programa requiere un conocimiento de Windows en sus versiones 95 o 98.

El programa requiere del sistema Windows 95 o superior, con una

capacidad de 32 MB de memoria R.A.M. disponible en un P.C. compatible.

61

restricciones de red.

INICIO

Datos de entrada de red e data de confiabilidad

de confiabilidadEvaluacin de los indices Mejora los ndices

con respecto a las otras alterna-V

F

tivas de ubicacin

Registra la Ubicacin (1)

y seleccionar otra ubicacinCambiar configuracin de la red

Satisface con la restriccinde la red de ubicacin

Existe otro candidato

Ubicar el seccionadornuevo

V

F

V

Colocar la mejor alternativade ubicacin en la red de (1)

Existe otro candidatode ubicacin

V

F

FIN

F

Comenzar con primeraubicacin del seccionador

Figura N 4.8 Algoritmo del Programa

62

Estructura del programa

El programa ha sido estructurado en dos conjuntos: el primero, es la evaluacin de la confiabilidad de una red de distribucin; y el segundo, es la

optimizacin de la ubicacin de seccionadores.

Descripcin de los mdulos de componentes del programa

Se tiene tres bloques de ingreso de datos para la evaluacin de la

confiabilidad: En el primer bloque se da el ingreso de datos de la red elctrica,

el segundo se ingresa la ubicacin de seccionadores existentes en los tramos y

su tiempo de actuacin, tambin se ingresa la ubicacin de la fuente de energa

auxiliar, y como ltimo bloque se ingresa los datos de carga, esta informacin

se almacena en diversas listas y matrices segn los requerimientos del

programa.

En referencia a la optimizacin, muestra un solo bloque donde se tiene

que dar la informacin de ubicaciones de seccionadores alternativas y su

tiempo de actuacin.

Como resultado de los ndices de confiabilidad, se muestran tres pantallas:

la primera menciona los resultados de la confiabilidad de una red de distribucin

elctrica, la segunda muestra el impacto de la confiabilidad en colocar

seccionadores en diversas ubicaciones y la tercera muestra en forma general

los resultados de la optimizacin.

Los ingresos de datos en el programa se muestra en el Anexo A.

63

Parmetros e inicializacin del programa

En esta etapa son configurados los parmetros del sistema de distribucin

adecundolos a las exigencias del modelo. Los parmetros que son ingresados

al modelo se editan en pantallas, tal como se indica a continuacin: En la

primera pantalla, se ingresa los parmetros del modelo de distribucin como: el

nombre del tramo, la tasa de falla y el tiempo de reparacin; en la segunda

pantalla, se ingresa la ubicacin de los seccionadores existentes y el tiempo de

actuacin y tambin se ingresa la ubicacin de la fuente auxiliar; y en la ltima

pantalla, se ingresa los datos de carga como: nombre de la carga, nmero de

clientes, potencia media, costo medio de la energa, y la capacidad del

transformador conectado a la carga.

Evaluacin

Este proceso de evaluacin considera dos partes: la primera corresponde

al anlisis tcnico y la segunda se refiere al anlisis econmico

Anlisis Tcnico

Previamente antes de colocar seccionadores se tendr que ver un anlisis

de flujo de carga, con el objetivo de no encontrar sobrecarga, sobretensiones y subtensiones de elementos en el momento de operacin de seccionadores

open/close, tal anlisis se puede realizar con programas de flujo de carga.

64

En el caso de la evaluacin de anlisis de la confiabilidad, el programa de

simulacin propuesto permitir asignar en forma particular para cada uno, la

lgica de operacin con los tiempos asociados para cada tipo de contingencia.

Una vez determinada la variable de tiempo de restauracin, el programa

determinar los ndices en cada punto de carga y los ndices totales del

sistema, como tambin los ndices de confiabilidad del sistema en varios puntos

alternativos de ubicacin de los seccionadores y finalmente un resumen general

de la optimizacin.

Anlisis Econmico

Consiste en determinar los costos de energa no suministrada asociados a

la configuracin actual del sistema, para luego calcular el costo de energa no

suministrada cuando se adiciona seccionadores nuevos en la red y ver el

impacto en los ndices de confiabilidad.

Resultado Final

Una vez que ha alcanzado el lugar ptimo del seccionador el programa

entrega el resultado final. sta consiste en una lista con los tramos en donde deben ir los seccionadores nuevos, adems se incluye informacin sobre los

ndices de confiabilidad y los costos de energa no suministrada con y sin los

seccionadores nuevos.

65

4.7 COMPARACIN DE RESULTADOS CON UN SISTEMA DE PRUEBA DEL IEEE.

La comparacin y validacin al modelo propuesto, para ver su desempeo

frente a diversos sistemas, se har a travs de un anlisis comparativo entre los

resultados arrojados por el programa desarrollado y un sistema de prueba, presentado al IEEE por Y. He, G. Anderson y R.N. Allan que presenta una red

de distribucin de aplicacin, tal como se muestra en la figura N 4.9

PrincipalFuente

LP1

B1

1

LP2

LP7

LP5

LP6

LP8

2 6

LP3

5

3

4

LP4

8

7 911

10

13

15

12

14

16TS2

LP918

LP10

LP1120

LP12

TS1

17

1921

Loc1

Loc2

Loc4 Loc5

Loc3

Loc6

Figura N 4.9 Red de distribucin presentado por Y. He al IEEE

66

Este sistema corresponde a un sistema de distribucin de Suecia, tpica

de una red de distribucin de 10 kV en el cual hay una mezcla de

seccionadores de operacin manual y automtico, el sistema tiene 12 puntos de

carga y son alimentados normalmente, con el TIE-cerrado B1 teniendo la

posibilidad de poder alimentarse por otros subestaciones con solo cerrar el TIE

TS1 y TS2.

La informacin de los parmetros elctricos de la confiabilidad son

mostradas en el Cuadro N 4.1

Linea (f/ao) r (h) tswi (h)

Punto de carga Ni

Ia (kW/cliente)

1 0.083 3 1 1 20 0.75 2 0.064 3 1 2 4 0.64 3 0.058 3 1 3 9 0.63 4 0.045 3 1 4 9 0.44 5 0.026 3 1 5 15 1.06 6 0.064 3 1 6 11 0.92 7 0.026 3 1 7 25 0.83 8 0.070 3 1 8 43 1.19 9 0.077 3 1 9 33 0.8

10 0.102 3 1 10 11 1.27 11 0.192 3 1 11 7 0.56 12 0.077 3 1 12 6 1.04 13 0.032 3 1 14 0.256 3 1 15 0.032 3 1 16 0.019 3 1 17 0.090 3 1 18 0.166 3 1 19 0.147 3 1 20 0.096 3 1 21 0.083 3 1

Cuadro N 4.1 Parmetros elctricos de la red presentado por Y. He

67

Donde es la tasa de falla, r el tiempo de reparacin, tswi el tiempo

manual de operacin del seccionador, Ni es el nmero de clientes y Ia es la

potencia promedio de carga por cliente.

La red de estudio que aplica Ying He, tal como se muestra en el Figura N

4.9, realiza ocho casos para diferentes tipos de procedimientos de restauracin

de maniobras en la red, de los cuales utilizaremos dos casos: el primero, con

una fuente auxiliar; y el segundo, con la disponibilidad de dos fuentes auxiliares.

Primer Caso

En este caso los seccionadores de operacin manual van estar ubicados

en TS1, Loc4, Loc3 y Loc6 con un tiempo de actuacin de 1 hora y los

seccionadores de operacin automtica van estar ubicados en Loc1, Loc2, y

Loc5 con un tiempo de actuacin de 0.03 horas.

Se simul el anlisis de confiabilidad de la red elctrica y se obtuvieron los

resultados que se muestran en el Cuadro N 4.2

RUBRO SAIFI (h/ao/cliente) SAIDI

(h/ao.cliente) CAIDI (h/int)

AENS (kWh/ao.cliente)

Programa Propuesto 1.805 1.631 0.904 1.469

Cuadro N 4.2 Resultados de los ndices de confiabilidad - primer caso

Los tiempos de reparacin para cada punto de carga se muestran en el

Cuadro N 4.3

68

Punto de carga

(f/ao) r (h) U (h/ao) 1 1.805 0.589 1.064 2 1.805 0.589 1.064 3 1.805 0.589 1.064 4 1.805 0.525 0.947 5 1.805 1.609 2.904 6 1.805 1.396 2.520 7 1.805 1.396 2.520 8 1.805 0.39 0.703 9 1.805 1.092 1.971

10 1.805 1.092 1.972 11 1.805 0.844 1.524 12 1.805 0.844 1.524

SAIFI (h/ao/cliente)

SAIDI (h/ao.cliente)

CAIDI (h/int)

AENS (kWh/ao.cliente)

1.805 1.631 0.904 1.469 Cuadro N 4.3

Resultados de los tiempos de reparacin para cada punto de carga (primer caso)

Anlisis de los resultados

Se realiz las comparaciones de ndices globales del sistema segn el

programa efectuado con respecto al paper presentado por Ying He, cuyos

resultados se observan en el Cuadro N 4.4

RUBRO SAIFI (h/ao/cliente) SAIDI

(h/ao.cliente) CAIDI (h/int)

AENS (kWh/ao.cliente)

Paper Y. He 1.805 1.631 0.904 1.469 Programa efectuado 1.805 1.631 0.904 1.469

Cuadro N 4.4 Comparacin de resultados de los ndices globales del sistema del

paper presentado por Y. He con el programa propuesto

69

Como se puede apreciar en el cuadro anterior, la diferencia entre los

resultados de los ndices globales del sistema y el programa efectuado, es

nula.

Segundo Caso

Como se mostr en el caso anterior, ste se realiz con una fuente

auxiliar, en el segundo caso tenemos disponible de dos fuentes auxiliares.

Los seccionadores de operacin automtica van estar ubicados en los