Post on 11-Feb-2017
CENTRO DE DESPACHOECONÓMICO DE CARGA SISTEMA INTERCONECTADO NORTE GRANDE
Sistemas de Monitoreo para Sistemas Eléctricos de
Potencia.
Erick Zbinden A.
Departamento de Integridad del Sistema
25 de julio de 2016
Contexto
HidroelectricidadNuclear
SolarEólica
Generación Libre de Emisiones
SOx, NOx, CO2.
Geotermia
Contexto
0 200 400 600 800 1000
Carbon
Gas
Biomasa
Solar PV
Geotermia
Hidro
Nuclear
Eólica
Emisiones por tecnología, en su ciclo de vida (tCO2eq/GWh)
Fuente: WG III – AR5 IPCC 2014
Transformación de matrices energéticas ↔ Transformación de redes.
CCS19%
cambio combustible
1%
Ahorro Electrico29%
Eólico OffS.3%
Eólico OnS.9%
CSP7%
Solar PV9%
Gran Hidro.3%
Biomasa4%
Otros renovables3% Nuclear
13%
Reducción por tecnología al 2050
Fuente: NEA - IEA
Grandes Interconexiones
CONSUMO ANUAL TWh
Chile 2015: 0,072 TWh
Grandes Interconexiones
Consumo 2014: 1040 TWh
Chile 2015: 0,072 TWh
Grandes Interconexiones
Sistema de MonitoreoEquipamiento de medición y evaluación de datos con procesamiento algorítmico conjunto, incluyendo adquisición de datos sincronizada,
almacenamiento de datos y redes de comunicación.
Mega Apagones
EUA: Noviembre, 1965
• Falla en ST de NYC, deja sin suministro a 25 millones de personas por 14 hrs.
EUA: Julio, 1977
• Un rayo golpea el ST de NYC, afectando a 20 millones de personas por 25 hrs.
Canadá: Marzo, 1989
• Tormenta solar deja sin suministro 8 millones de personas, arrastrando parte de EUA.
Brasil: Marzo, 1999
• Un rayo sobre una S/E en Sao Paulo deja sin servicio a 97 millones de personas por 5 horas,al perderse una línea del ST con Itaipú.
Mega Apagones
Estados Unidos: Agosto, 2003
• Falla en ST del medio-oeste, produce salida en cascada de varias líneas dejando a 50 millones de personas sin servicio por 24 hrs.
Suiza - Italia: Septiembre, 2003
• Falla en el ST produce un apagón del 95% de Italia, dejando sin servicio a 50 millones de personas por 18 horas.
Grecia: Julio, 2004
• Cambios de demanda y uso intensivo de A/C dejan a 7 millones de griegos sin servicio a pocas semanas de comenzar los JJ.OO de Atenas.
Indonesia: Agosto, 2005
• Desbalances sostenidos en el ST sacan de servicio diversas centrales generadoras, dejandosin suministro a 100 millones de personas por mas de 5 horas.
Megas Apagones
Alemania: Noviembre, 2006
• Transmisor alemán desconecta una LAT para que un crucero pase debajo de ella por un canal de forma segura. Esta desconexión produce la un apagón en Alemania, Francia, Italia y España, afectando a más de 10 millones de personas.
China: Enero, 2008
• Tormentas en la zona de Chenzhou afectan los ST causando un apagón para 4 millones de personas, el que se mantiene por 2 semanas. 11 técnicos fallecieron en los intentos de restauración.
Brasil: Noviembre, 2009
• Tormentas en la zona de Itaipú afectan el ST afectando a 60 millones de personas por 3 horas, afectando además a la totalidad de Paraguay.
India: Julio, 2012
• Fallas en el ST del norte de India produce un efecto en cascada afectando a 370 millones depersonas durante 15 hrs.
Mega ApagonesINDIA: 31 de Julio de 2012.
Mientras se recuperaba el servicio del apagón iniciado 18 hrs antes, dos fallas simultáneas en el centro de India dejan sin suministro eléctrico a 650 millones
de personas.
A partir del año 2000, se observa que:• Hay una mayor ocurrencia de Mega-Apagones.• Es sensible la seguridad del sistema de transmisión.• Hay contagio de la perturbación arrastrando grandesextensiones interconectadas.• Entre el 2003 y 2012 hubo 12 apagones de altoimpacto, incluyendo los de Austria (2003), Londres(2003), Suecia-Dinamarca (2003) y Moscú (2005).
¿Son los sistemas de protecciones los responsables?¿Son los sistemas de control los adecuados?¿Pueden los sistemas SCADA enfrentar esta situación?
Smart Grid
SBC Energy Institute
Introducción
¿Qué implica la interconexión de grandes sistemas eléctricos? ¿Podemos observar el comportamiento frente a múltiples condiciones y perturbaciones?
Desarrollo de metodologías y herramientas preventivas y correctivas
Fenómeno Dinámico Acción correctiva Acción preventiva
Oscilación inter-área de pequeña señal
Intervensión de PSS (ignorar bandas
muertas)
PSS adicionales, control jerárquico central
Bloqueo del governadorUso de amortiguadores
FACT
Grandes excursiones rotóricas relativas,
forzar islas eléctricas
Modificar despachos económicos
Link HVDC
MONITOREO DE LA DINÁMICA DE GRANDES REDES ELÉCTRICAS
Introducción
Fenómeno Dinámico Acción correctiva Acción preventiva
Inestabilidad Transitoria
Reducir TMDFUso de AVR high
speed
Uso de SIPS para desconexión de
generación/consumos
Restricción de despachos
Limite transferencia en líneas críticas
Fenómeno Dinámico Acción correctiva Acción preventiva
Inestabilidad de Tensión
Bloqueo de LTCCompensación
dinámica de Mvar
Desconexión de cargaControl secundario de
V en nodos críticos
MONITOREO DE LA DINÁMICA DE GRANDES REDES ELÉCTRICAS
Introducción
Marzo – Noviembre 2014Evaluación CDEC-SING
Marzo – Diciembre 2013Adjudicación, suministro y montaje
Enero 2013Documento Términos de Referencia
Diciembre 2012Presentación del Proyecto a los Coordinados
Septiembre 2012Presentación del Proyecto Piloto
Enero – Agosto 2012Evaluación de Tecnologías
Noviembre 2011Visibilizar la necesidad
Proyecto Piloto WAM: Red Sincrofasores
Proyecto Piloto WAM - 2013
PDC
MPLS
PMUAngamos
PMUCrucero
PMULagunas
IEEE C37.118
SCADADNP3
IEEE C37.118
IEEE C37.118
PMUDomeyko
IEEE C37.118
Dificultades técnicas para la sincronización
Proyecto Piloto WAM - 2013
Despliegue gráfico 2013: WAProtector - ELPROS
Registros de eventos
WAM50 muestras/s
SCADA1 muestra/2s
Tensiones [kV]
1. Salida de servicio de la línea 220kV O’Higgins - Coloso: origina una oscilación de S/E Domeyko respecto al restodel SING.
Registros de eventos
Registros de eventos
1. Se observa deslizamiento en frecuencia de 5Hz/s sólo para el punto de medida de S/E Domeyko.
1. Sistemas de protección con ajustes df/dthabilitados?
2. Esquemas EDAG/EDAC activados porgradiente de frecuencia?
Red WAM - 2016
PMUAngamos PMU
Lagunas
PMUDomeyko
PMUCollahuasi
PMUAndes*
PMUSalta*
PDCPMU
Crucero
IEEE C37.118
SCADADNP3
MPLS
* Línea 345kV interconexión SING-SADI
Red WAM 2016
Geochart
df/dt
Vf-f (t)
Angular Diff (t)Polar chart
Frequency (t)
Evolución del despliegue gráfico:
Red WAM CDEC-SING: Aplicaciones realesBlack Out 2014:
Falla 1F-T (a) por 200[ms] app.Falla 2F-T (a-b)por 720[ms] app.Tiempo total: 920[ms] app.
Falla en S/E Crucero.Origen de Sobretensiones:Lagunas: 20% app.Angamos: 10% app.
PMU: Angamos/Lagunas/Crucero
PMU Crucero
Angamos
Lagunas
Crucero
Va
Vc
Vb
Red WAM CDEC-SING: Aplicaciones reales
Angamos: Peak 53 Hz.f estable en 50,2 Hz por 5,4 s.
Lagunas: Conectado por 9,6 s en tensión > emergencia (20%).Angamos: Conectado por 18,7 s en tensión emergencia (10%).Conectado por 3,2 s > tensión emergencia (14%).
Va: Angamos
Va: Crucero
Va: Lagunas
f: Angamos
Red WAM CDEC-SING: Aplicaciones reales
Monitoreo de oscilaciones SING – SADI (2014):
Predominant oscillationfrequency: 0.3Hz
Red WAM CDEC-SING: Aplicaciones realesMonitoreo de oscilaciones SING – SADI (2014):
Red WAM CDEC-SING: Aplicaciones reales
Pre-interconexión SING – SADI (12 de febrero):
SING SADI
PMU PMUPMU
S/E Andes 345 kV
S/E Salta345 kV
52 abierto
Sincronizador
Red WAM CDEC-SING: Aplicaciones realesInstante de interconexión SING – SADI (12 de febrero):
Red WAM CDEC-SING: Aplicaciones realesInstante de interconexión SING – SADI (12 de febrero):
Instante de interconexión SING – SADI (17 de marzo):Amplitud inicial de 28 MW
Red WAM CDEC-SING: Aplicaciones reales
Monitoreo de la sincronización SING – SADI (2016):
12 de febrero de 2016
Pre-interconexión SING - SADI
Instante de interconexión
17 de marzo de 2016
Instante de interconexión
Se recomendó una propuesta de mejora para el ajustes del sincronizador de S/EAndes que permite reducir:• La amplitud de la perturbación de potencia en el instante de la interconexión.• Reducir el uso de la inercia rotórica de las unidades.
Se identificó un potencial nuevo punto de medida para la Red WAM (A. Técnico SM).
Hoja de Ruta Red WAM
CDEC-SING: 2016 - 2018
• Habilitar un PDC WAM para I & D.
• Análisis y desarrollos internos.
Hoja de Ruta Red WAM
Normativa: 2016 -2017
• Estudio de implementación del módulo de mediciónfasorial (anual).
• Habilitación de nuevos puntos de medida y mejoras parala red existente.
Actualmente, está en fase de aprobación final para publicación el “Estudio de implementación del módulo de medición fasorial”.
Anexo Técnico “Sistema de Monitoreo”:
Comentarios finales
Los sistemas WAMS son la herramienta más efectiva para elmonitoreo de la operación segura de los sistemas eléctricosinterconectados, para conocer y estudiar su comportamientodinámico y para la validación de modelos y análisis post-mortem.
Para el CDEC-SING es una importante herramienta en los escenariosde interconexión internacional y alta penetración ERNC.
Oscilaciones inter-área entre un sistema eléctrico pequeño como elSING, contra uno de mayo tamaño como el SIC o el SADI, debe sermonitoreado por razones de seguridad.
Una red WAC/WAMPAC aún no es viable debido a las limitaciones de la infraestructura de comunicaciones existente.
CENTRO DE DESPACHOECONÓMICO DE CARGA SISTEMA INTERCONECTADO NORTE GRANDEMuchas gracias
Erick Zbinden A.
Departamento de Integridad del Sistema.
08 de julio de 2016
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