Introducción al Project Management

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

¿consultas?