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Estudio de Estabilidad de Tensión del Sistema Eléctrico InterconectadoNacional – Área Operativa Sur Este (AOSE)TRANSCRIPT
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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
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Estudio De Estabilidad De Tensin Del Sistema Elctrico Interconectado Nacional rea Operativa Sur Este
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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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).
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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].
[4] Presentacin de estabilidad de tensin Dr. Francisco Gonzales Longatt
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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
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Estudio De Estabilidad De Tensin Del Sistema Elctrico Interconectado Nacional rea Operativa Sur Este
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
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Estudio De Estabilidad De Tensin Del Sistema Elctrico Interconectado Nacional rea Operativa Sur Este
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.
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Estudio De Estabilidad De Tensin Del Sistema Elctrico Interconectado Nacional rea Operativa Sur Este
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.
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Estudio De Estabilidad De Tensin Del Sistema Elctrico Interconectado Nacional rea Operativa Sur Este
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
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Estudio De Estabilidad De Tensin Del Sistema Elctrico Interconectado Nacional rea Operativa Sur Este
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
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Estudio De Estabilidad De Tensin Del Sistema Elctrico Interconectado Nacional rea Operativa Sur Este
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
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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
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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.
[4] Presentacin de estabilidad de tensin Dr. Francisco Gonzales Longatt
[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
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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
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ANEXO 1
ESQUEMA UNIFILAR DEL REA OPERATIVA SUR ESTE AOSE