sincrofasores y su aplicación a sistemas de transmisión camilo viciani h. analista de tecnologías...
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Sincrofasores y su aplicación a
Sistemas de Transmisión
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Camilo Viciani H.
Analista de Tecnologías de Transmisión
Agenda 0
1Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
�Objetivos y alcance
�Descripción y características técnicas de la tecnología
�Princip
io d
e funcio
nam
iento
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uitectu
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e los s
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cada
�Tipos de aplicaciones
�Experiencia internacional
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ASPI (E
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�O
tros
�Esquema de sincrofasores propuesto para fase II del PDCE
�Propuestas de implementación en el SIC
�Conclusiones
Objetivos y alcance 0
2Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
Presentar la tecnología basada en sincrofasorescomo una
posibilidad cierta, y probada internacionalmente, para dar un
salto importante en lo que se refiere a m
ejorar la capacidad y
confiabilidad de las redes del país en el corto y mediano plazo,
ante la sobrecarga y fragilidad que han evidenciado en los
últimos años las redes de transmisión en Chile, sumado a las
cada vez más estrictas restricciones para expandir dichos
sistemas eléctricos.
Principio de funcionamiento
Descripción y características técnicas 0
3Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
�La tecnología de sincrofasores se basa en la m
edición precisa y sincronizada, a
escala global, de ciertos parámetros eléctricos de interés en un determ
inado
sistema eléctrico, representados en form
a de fasores.
�Estas mediciones se obtienen a través de unidades de monitoreo remoto llamadas
PMU (Phasor Measurement Unit), que son capaces de medir la magnitud y el
ángulo de fase de una onda sinusoidal, ya sea de voltaje o corriente de fase, en un
punto específico y calcular su expresión fasorial.
Arquitectura de los sistemas de sincrofasores
Descripción y características técnicas 0
4Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
�Miden
los
fasores
referenciados a un tiempo
universal coordinado UTC,
el cual está
dado por el
sistema GPS, que es una
referencia universal
�Reciben señales análogas
de datos como corriente y/o
voltaje (de cada una de las
fases), luego las digitalizan
y las sincronizan respecto a
la
referencia
obtenida
desde el sistema GPS, para
posteriorm
ente
transmitir
las señales digitales, por
medio
de
enlaces
de
comunicación disponibles,
hacia un concentrador de
datos
Arquitectura de los sistemas de sincrofasores
Descripción y características técnicas 0
5Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
Características técnicas
Descripción y características técnicas 0
6Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
�Estándar IEEE C37.118
�Tasa de 30 a 60 muestreos por segundo
�TVE menor a 1%
�Ancho de banda requerido
Ventajas versus Scada
Descripción y características técnicas 0
7Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
�Velocidad de muestreo:
�Medición de ángulo de fase
�Sincronización de datos
Ventajas versus Scada
Descripción y características técnicas 0
8Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
�Los sistemas basados en sincrofasores y los sistemas SCADA no son
excluyentes, pueden complementarse en el monitoreo y control de las
redes eléctricas.
�Las unidades PMU se pueden incorporar independientemente a los
sistemas convencionales de protección y utilizar
los enlaces de
comunicación existentes, integrándose a los canales y protocolos de
comunicación del sistema SCADA
Tipos de aplicaciones 0
9Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
•Monitoreo en tiempo real
del sistema eléctrico
•Alertas y alarm
as
•Detección de eventos y
su localización
•Acciones preventivas
•Medición de parámetros
dinámicos
•Disipación de
oscilaciones de potencia
•Análisis post-falla
•Calibración y validación
de modelos
•Modelar y probar nuevos
esquemas de protección
•Determ
inar tendencias de
funcionamiento
Aplicaciones de
Sincrofasores
Planificación
Operación
NASPI (North American SynchroPhasor Iniciative)
Experiencia internacional 10
Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
�1988: Primera unidad
PMU desarrollada en
Virginia Tech
�1992: Primer módulo
comercial desarrollado
por Macrodyne
�1996: Apagón en
interconexión oeste de
EEUU
�1997: BPA desarrolla
primer PDC e
implementa el primer
sistema centralizado de
sincrofasores
�2003: Apagón noreste
de EEUU, 61.800 MW y
más de 5 billones de
USD en pérdidas
NASPI (North American SynchroPhasor Iniciative)
Experiencia internacional 11
Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
Septiembre 2009
Marzo 2012
2012: 266 unidades PMU (21 m
illones de USD) y 62
PDC (6 millones de USD)
CFE (Comisión Federal de Electricidad)
Experiencia internacional
Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
�En condiciones norm
ales, se transfieren 800 MW desde la subestación Angostura
a la subestación Chicoasen por un enlace de 400 kV
�Si se desconectan las 2 líneas paralelas de 400 kV, se tendrá
como consecuencias
la aceleración de las máquinas conectadas a la subestación Angostura,
provocando inestabilidad angular, y por otra parte, se sobrecargará
el sistema de
115 kV hasta aislar el área 1 del resto del sistema
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CFE (Comisión Federal de Electricidad)
Experiencia internacional
Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
Los relés intercambian datos de los sincrofasores y calculan la
diferencia angular en tiempo real entre Chicoasen y Angostura.
Si la diferencia angular entre estas dos barras supera un
umbral ajustado por el usuario (definido en 10 grados), el
esquema envía señales de disparo a la generación presente en
Angostura.
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Otros casos
Experiencia internacional
Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
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Perspectivas en el corto plazo 1
5
�Incrementar tasas de m
uestreo de PMU a 120 m
uestras por
segundo.
�Continuar la migración hacia sistemas WAMS (W
ide Area
Monitoring Systems) basados en sincrofasores
�Mejorar los enlaces de comunicación
�Estandarizar toda la red de sincrofasores (PDC, herramientas
de visualización)
�Incrementar capacidad de interpretación de datos
Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
Plan de Defensa contra Contingencias Extremas 16
Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
�La Norm
a Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio establece que se deberá
elaborar el Plan de Defensa contra Contingencias Extremas, el cual deberá
ser
actualizado cada 4 años, destinado a evitar un Apagón del sistema ante la
ocurrencia de una Contingencia Extrema que excede las hipótesis de diseño y
operación del sistema eléctrico, a través de un esquema automático de control
�La Dirección de Operación del CDEC-SIC, contrató
el estudio correspondiente
a un consultor, el que realizóun análisis técnico del impacto en el SIC ante la
aplicación de diversas contingencias que conducen a apagones totales y
parciales en diferentes condiciones de operación
�Se elaboró
un ranking de las contingencias m
ás críticas. A las 4 primeras de
esta clasificación se les asigna un estudio particular y una “fase”
de
implementación según su prioridad
�Fase I: Falla
y d
esvin
cula
cio
ndel doble
circuito Q
uillota
–Polp
aic
o220kV
�Fase II: F
alla
y d
esvin
cula
cio
ndel sis
tem
a d
e tra
nsm
isio
nque c
onecta
las
SS/E
E C
harrua
y A
ncoa.
�Fase III: Falla
y desvin
cula
cio
ndel
doble
circuito San Luis
–
Quillota
220kV
�Fase IV: Falla
y d
esvin
cula
cio
nde b
arra A
ncoa
500kV
Descripción de la contingencia
Propuesta fase II PDCE 1
6Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
Esquema propuesto
Propuesta fase II PDCE 1
7Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
Se recomienda
instalar nuevo
equipamiento
Esquema propuesto
Propuesta fase II PDCE 1
8Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
Propuestas de implementación en el SIC
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Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
Fase III del PDCE: Falla doble circuito San Luis -Quillota 220 kV
Se sugiere analizar y evaluar la alternativa de implementar un
esquema de sincrofasores
�R
educe rie
sgos
�A
dapta
ble
en e
l la
rgo p
lazo
�A
gre
ga v
alo
r al sis
tem
a d
e c
ontrol
Propuestas de implementación en el SIC
20
Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
Anillo 500 kV
Quillota 220 kV
Polpaico220 kV
Lampa 220 kV
C. Navia220 kV
Chena220 kV
Polpaico500 kV
A. Jahuel 220 kV
A. Jahuel 500 kV
Ancoa500 kV
Propuestas de implementación en el SIC
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Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
Zonas de potencial eólico y/o solar
Propuestas de implementación en el SIC
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Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
Enlaces HVDC
Conclusiones 2
3Sincrofasores y su aplicación a Sistemas de Transmisión|endesachile
�La industria eléctrica m
undial ha comprobado las ventajas de
la visualización en tiempo real ofrecida por los sincrofasores
para una amplia zona de control.
�Si queremos apuntar hacia una Sistema Eléctrico Inteligente,
se debe considerar imperativamente la implementación de
sincrofasores.
�En los países desarrollados el crecimiento de las redes de
sincrofasoreses exponencial, por lo tanto dilatar la entrada de
esta tecnología en nuestro país generará
un retraso importante
en el desarrollo de nuestro sistema de control de la red de
transmisión.
�Los sincrofasoresagregan valor y dan mayor versatilidad al
sistema de control de la red de transmisión, dado que sus
aplicaciones no se reducen solo a enfrentar contingencias