Estudio Continuidad de Suministro 2014

ESTUDIO DE CONTINUIDAD DE SUMINISTRO ELÉCTRICO
PARA LOS SISTEMAS MEDIANOS DE
PUNTA ARENAS, PUERTO NATALES,
PORVENIR Y PUERTO WILLIAMS
ENERO 2014
Índice
Índice
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 3
2. ANTECEDENTES NORMATIVOS ....................................................................... 5
3. METODOLOGÍA EMPLEADA.............................................................................. 7
4. EVALUACIÓN DE ÍNDICES ................................................................................ 8
5. COMENTARIOS FINALES ................................................................................ 19
Informe Técnico
Página 2
1 Introducción
1.
INTRODUCCIÓN
La Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio para Sistemas Medianos,
dictada por la Autoridad en el mes de febrero del año 2006, en adelante, NT de
SyCS SM, establece a la empresas Propietarias/Operadoras de Sistemas
Medianos, la ejecución de Estudios para realizar la programación del Control de
Tensión, el Control de Frecuencia y el PRS, para el conjunto de instalaciones de
los Sistemas Medianos, los cuales deberán estar a disposición de la Comisión
Nacional de Energía y la Superintendencia.
Se entiende por Sistemas Medianos, en adelante SM, a los sistemas eléctricos
cuya capacidad instalada de generación es menor de 200 MW y mayor a 1,5 MW.
Con esta parcialización de los sistemas, los estudios se efectuarán para los
Sistemas Eléctricos de propiedad de EDELMAG para los siguientes SM: Punta
Arenas, Puerto Natales, Porvenir y Puerto Williams.
En términos específicos las exigencias de la NT de SyCS SM establece la
ejecución de los siguientes estudios:
Figura 1.
Estudios exigidos por la NTSyCS de SM
Para cada estudio se solicita en concreto lo siguiente:
o EDAC: Deberá determinar el nivel óptimo y localización de desconexión de
carga. El objetivo es evitar colapso por frecuencia y tensión con la
activación de esquemas de desconexión para estados de operación distinto
del Estado Normal.
o Control de Frecuencia y Determinación de Reservas: Tiene por objeto
efectuar una verificación del cumplimiento de los estándares SyCS
establecidos en el Capítulo Nº 5. En particular debe determinarse un
porcentaje de reserva óptimo que se utilizará para efectuar la asignación de
la reserva entre las unidades generadoras participantes del CPF y del CSF.
Informe Técnico
Página 3
1 Introducción
o Control de Tensión y Requerimientos de Potencia Reactiva: Tiene por
objeto efectuar una verificación del cumplimiento de los estándares de
SyCS establecidos en el Capítulo Nº 5, además de determinar el perfil
óptimo de tensiones y los requerimientos de potencia reactiva para las
Instalaciones Transmisión, con resolución semestral para un horizonte de
operación de 48 meses.
o Restricciones en Instalaciones de Transmisión: Se debe identificar las
potencias máximas que se pueden transmitir por las líneas de transmisión
que la Empresa identifique como críticas para garantizar frente a la
ocurrencia de las contingencias indicadas que se establecen en el Artículo
5-36 de la presente NT.
o Estudio de PRS: El objetivo del PRS es que con posterioridad a un Apagón
Total o Apagón Parcial, sea posible establecer los mecanismos que
permitan de una manera segura y organizada, restablecer el suministro
eléctrico en todas las Islas Eléctricas afectadas en el menor tiempo posible,
considerando las Cargas Críticas. Los Estudios se realizarán con una
periodicidad de cada cuatro años, salvo que se estime necesario un tiempo
para su actualización parcial o completa.
o Estudio de Continuidad: Determinar los índices de continuidad FMIK y
TTIK del SM, para un horizonte de operación de 12 meses.
o Verificación de Coordinación de Protecciones: Tiene por objeto
confirmar que el desempeño de los relés de protección de las líneas de
transmisión, transformadores de potencia y unidades generadoras cumple
con las exigencias de SyCS establecidas en la presente NT.
Estos estudios se deben realizar con una periodicidad de cada cuatro años, salvo
que se estime necesario un tiempo para su actualización parcial o completa. De
acuerdo con esta exigencia los estudios consideran un horizonte de análisis
también de cuatro años, años 2011-2014, para así ser consistente con la exigencia
normativa. Cabe mencionar que desde la vigencia de la NT de SyCS de los
SSMM, esta es la segunda oportunidad en que se llevan a cabo los análisis,
correspondiendo en esta oportunidad una revisión de los estudios que ya
realizaron las empresas propietarias de Sistemas Medianos en el año 2007.
Algunos de estos estudios están directamente relacionados entre sí, así como
otros resultan completamente independientes. Respecto del primer grupo de
estudios, se debe definir un estudio que inicie los análisis cuyos resultados sean la
entrada para los otros. En este sentido existe una directa relación entre los
estudios de EDAC (por subfrecuencia y subtensión) con los estudios de Control
de Frecuencia, Control de Tensión y de Restricciones en el Sistema de
Transmisión. En cambio los estudios de Continuidad, PRS y de Protecciones
se pueden abordar en forma completamente independiente, por cuanto resultan de
distinta naturaleza técnica que los anteriores.
El estudio que se aborda en este informe corresponde al Estudio de Continuidad
de Suministro.
Informe Técnico
Página 4
2 Antecedentes Normativos
2.
ANTECEDENTES NORMATIVOS
El presente Informe Técnico describe la metodología de desarrollo y los resultados
del Estudio de Continuidad encomendado en el Título 6-2 de la Norma Técnica de
Seguridad y Calidad de Servicio (NT de SyCS) de los Sistemas Medianos. En
efecto, dicha normativa establece que:
Artículo 6-3
Con el fin de analizar las condiciones de aplicación específicas en las exigencias
de la presente NT, la Empresa deberá realizar los siguientes Estudios:
a) Estudio de Continuidad: Debe determinar los índices de continuidad FMIK y
TTIK del SM, para un horizonte de operación de 12 meses.
La definición de los índices de continuidad por evaluar está dada por los artículos:
Artículo 5-50
La Calidad del Suministro del SM se evaluará a través de la frecuencia de las
interrupciones, la potencia interrumpida en cada una de ellas y el tiempo total de
las interrupciones.
Artículo 5-51
Las interrupciones que afecten a las Instalaciones de Generación y/o de
Transmisión, y que tengan su origen en dichas instalaciones, deberán ser medidas
por los índices de continuidad FMIK y TTIK. Se considerará instalación afectada a
toda aquella cuya salida de servicio produzca la interrupción del flujo de potencia
establecido a través de ésta.
n
FMIK =
∑ kVAfs
i =1
kVAinst
n
TTIK =
∑ kVAfs
i =1
i
i
⋅ Tfs
i
kVAinst
en donde,
kVAfsi :Potencia interrumpida en el Punto de Conexión, expresada en [kVA]. En los
casos en que no exista equipamiento de transformación, se computará la potencia
que estaba siendo transportada antes de la interrupción a través de la instalación
afectada. De no resultar posible su determinación se considerará igual a la
potencia máxima transportada por la instalación afectada en el período controlado.
kVAinst :Potencia instalada en el Punto de Conexión, expresada en [kVA]. En los
casos en que no exista equipamiento de transformación se considerará igual a la
potencia máxima transportada por la instalación afectada en el período controlado.
Informe Técnico
Página 5
2 Antecedentes Normativos
Tfsi: Tiempo de duración de cada interrupción.
n :Número de interrupciones en el período.
Lo anterior implica que para evaluar dichos indicadores, sólo se deben considerar
aquellos elementos de generación y transmisión (los que correspondan en cada
sistema eléctrico) que, efectivamente provoquen la interrupción del suministro
eléctrico. Esto a su vez, recae en la necesidad de considerar la realidad de cada
uno de los sistemas eléctricos de Punta Arenas, Puerto Natales, Porvenir y Puerto
Williams, estos últimos tres son sistemas uninodales.
Informe Técnico
Página 6
3 Metodología Empleada
3.
METODOLOGÍA EMPLEADA
Se hará uso de los mismos conceptos y supuestos empleados en estudios
pasados sobre la materia. En efecto, dada la simplicidad que presentan los
sistemas eléctricos, siendo el de Punta Arenas el de mayor complejidad al contar
con dos nodos de generación y consumos (Tres Puentes y Punta Arenas), no se
estima necesario el uso de métodos analíticos más elaborados para determinar el
grado de confiabilidad de los sistemas. Habida consideración de ello, en términos
generales la metodología empleada incluye hacer uso de la información estadística
mensual, que EDELMAG contabiliza en materia de continuidad del suministro
eléctrico, es decir la información histórica de las fallas y la pérdida de suministro
eléctrico asociada, tanto en frecuencia como en su duración.
Considerando las características simples y reducidas de los sistemas de
generación y transmisión de Punta Arenas, Puerto Natales, Porvenir y Puerto
Williams, el estudio de continuidad se encuentra bastante limitado en cuanto a los
elementos cuyo comportamiento –de falla- se busca caracterizar estadísticamente.
En efecto, en dichos sistemas los elementos afectos a fallas y que por ende
pueden implicar interrupción de suministro y consecuentemente afectar los índices
FMIK y TTIK, son sólo los generadores y una única línea de transmisión de 66 kV
para el sistema de Punta Arenas, mientras que para los otros tres sistemas de
Porvenir, Puerto Natales y Puerto Williams, sólo la falla de los generadores debe
ser contabilizada para la determinación de los citados indicadores de continuidad.
Se incluye aquí la falla de otros elementos que afectan directamente a los
generadores (o el circuito), como son la indisponibilidad forzada de los equipos de
maniobra respectivos.
Habida consideración de estas premisas respecto de los equipos que impactan o
afectan el suministro eléctrico de la zona, se destaca que la información histórica
recopilada por EDELMAG sobre la materia refleja ello, separando primeramente
los eventos externos (por ejemplo provenientes del sistema de distribución) de los
internos, además de identificar los elementos afectados y las consecuencias que
produjeron sobre el suministro eléctrico. Toda esta información, se estima, permite
generar adecuadamente los indicadores de continuidad pertinentes.
Finalmente, se destaca que el presente estudio comienza en Enero 2014 y se
extiende por 12 meses hasta Diciembre 2014.
Informe Técnico
Página 7
4 Evaluación de Índices
4.
EVALUACIÓN DE ÍNDICES
4.1
Adaptaciones a la Metodología
Tal cual se ha indicado, el cálculo de FMIK y de TTIK hará uso de la información
recopilada mes a mes por la empresa EDELMAG para sus cuatro sistemas
eléctricos: Punta Arenas, Puerto Natales, Porvenir y Puerto Williams. A la fecha
esta documentación histórica y estadística de fallas contiene datos desde Enero
2005 hasta Diciembre 2013, una muestra histórica de 108 meses.
4.2
Resultados Numéricos
A objeto de desarrollar el estudio de continuidad de los sistemas de Punta Arenas,
Puerto Natales, Porvenir y Puerto Williams, se han calculado estos indicadores
haciendo una proyección estadística de ellos. En efecto, la información histórica
recopilada a la fecha trae consigo, aunque no explícitamente, la siguiente data:
Escenarios operacionales variados donde ocurrieron contingencias, las
cuales en algunos casos afectaron la continuidad del suministro eléctrico.
En otras palabras hay diversas combinaciones de abastecimiento, es decir
perfiles de despacho y demanda.
La forma como las fallas (de naturaleza aleatorias) afectaron la continuidad
del suministro y por ende los índices, tiene implícitamente considerado el
criterio de seguridad imperante en cada sistema de EDELMAG.
Ocurrencia de diversas contingencias con origen en el sistema de
generación y/o transmisión, las cuales afectan en mayor o menor medida la
continuidad del suministro eléctrico. Esto refleja, en parte, la aleatoriedad
de las fallas y su probabilidad de ocurrencia.
Se ha medido efectivamente los montos de potencia desconectada y la
duración que han tenido las fallas.
Los índices se han medido acorde con las exigencias dispuestas sobre la
materia, es decir los mismos indicadores señalados en la NT de SyCS.
Contiene las actuales prácticas en materia control de tensión, frecuencia y
reserva operacional, según las directrices establecidas en la NT de SyCS.
Habida consideración de esto, se estima que la información contenida en esta
recopilación estadística cubre adecuadamente los requisitos para determinar estos
indicadores. Así, se ha procedido a determinar los índices a partir de los promedios
mensuales de cada uno de ellos, por cierto utilizando la información histórica
recopilada por la empresa. En concreto se ha asumido que existe una correlación
positiva alta entre los indicadores mensuales pasados, presentes y futuros con lo
cual el indicador de un determinado mes del futuro, es una función directa de sus
predecesores.
Los resultados se presentan a continuación.
Informe Técnico
Página 8
4 Evaluación de Índices
ÍNDICES FMIK GENERACIÓN
PUNTA ARENAS
3,0
2,5
Veces
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
INDICE FMIK
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiem.
Octubre
Noviem.
Diciem.
1,99
2,02
1,94
1,90
1,95
2,05
1,91
2,11
1,96
2,02
1,99
2,08
Figura 1A: Proyección de Indicador FMIK para la Barra Punta Arenas 2014
Informe Técnico
Página 9
4 Evaluación de Índices
ÍNDICES TTIK GENERACIÓN
PUNTA ARENAS
Horas
1,0
0,5
0,0
INDICE TTIK
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiem.
Octubre
Noviem.
Diciem.
0,75
0,73
0,71
0,68
0,70
0,74
0,69
0,75
0,70
0,73
0,73
0,74
Figura 1B: Proyección de Indicador TTIK para la Barra Punta Arenas 2014
Informe Técnico
Página 10
4 Evaluación de Índices
ÍNDICES FMIK GENERACIÓN
TRES PUENTES
1,6
1,4
1,2
Veces
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
INDICE FMIK
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiem.
Octubre
Noviem.
Diciem.
1,29
1,25
1,23
1,30
1,30
1,39
1,40
1,39
1,44
1,50
1,49
1,30
Figura 2A: Proyección de Indicador FMIK para la Barra Tres Puentes 2014
Informe Técnico
Página 11
4 Evaluación de Índices
ÍNDICES TTIK GENERACIÓN
TRES PUENTES
Horas
1,0
0,5
0,0
INDICE TTIK
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiem.
Octubre
Noviem.
Diciem.
0,58
0,50
0,47
0,46
0,46
0,53
0,53
0,52
0,54
0,55
0,55
0,49
Figura 2B: Proyección de Indicador TTIK para la Barra Tres Puentes 2014
Informe Técnico
Página 12
4 Evaluación de Índices
ÍNDICES FMIK GENERACIÓN
PUERTO NATALES
3,0
2,5
Veces
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
INDICE FMIK
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiem.
Octubre
Noviem.
Diciem.
2,27
2,00
2,04
2,24
2,24
2,22
2,28
2,30
2,50
2,62
2,62
2,56
Figura 3A: Proyección de Indicador FMIK para la Barra Puerto Natales 2014
Informe Técnico
Página 13
4 Evaluación de Índices
ÍNDICES TTIK GENERACIÓN
PUERTO NATALES
Horas
1,0
0,5
0,0
INDICE TTIK
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiem.
Octubre
Noviem.
Diciem.
0,61
0,57
0,61
0,64
0,64
0,63
0,64
0,65
0,65
0,65
0,65
0,65
Figura 3B: Proyección de Indicador TTIK para la Barra Puerto Natales 2014
Informe Técnico
Página 14
4 Evaluación de Índices
ÍNDICES FMIK GENERACIÓN
PORVENIR
1,4
1,4
Veces
1,3
1,3
1,2
1,2
1,1
1,1
INDICE FMIK
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiem.
Octubre
Noviem.
Diciem.
1,30
1,30
1,36
1,25
1,19
1,17
1,27
1,31
1,35
1,30
1,25
1,26
Figura 4A: Proyección de Indicador FMIK para la Barra Porvenir 2014
Informe Técnico
Página 15
4 Evaluación de Índices
ÍNDICES TTIK GENERACIÓN
PORVENIR
Horas
0,5
0,0
INDICE TTIK
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiem.
Octubre
Noviem.
Diciem.
0,34
0,34
0,34
0,35
0,29
0,31
0,32
0,33
0,35
0,33
0,31
0,32
Figura 4B: Proyección de Indicador TTIK para la Barra Porvenir 2014
Informe Técnico
Página 16
4 Evaluación de Índices
ÍNDICES FMIK GENERACIÓN
PUERTO WILLIAMS
3,0
2,5
Veces
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
INDICE FMIK
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiem.
Octubre
Noviem.
Diciem.
2,33
2,39
2,02
1,53
1,49
1,32
1,39
1,36
1,35
1,38
1,47
1,45
Figura 5A: Proyección de Indicador FMIK para la Barra Puerto Williams 2014
Informe Técnico
Página 17
4 Evaluación de Índices
ÍNDICES TTIK GENERACIÓN
PUERTO WILLIAMS
1,5
Horas
1,0
0,5
0,0
INDICE TTIK
Enero
Febrero
Marzo
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiem.
Octubre
Noviem.
Diciem.
1,44
1,46
0,94
0,58
0,42
0,24
0,24
0,24
0,26
0,30
0,30
0,30
Figura 5B: Proyección de Indicador TTIK para la Barra Puerto Williams 2014
Informe Técnico
Página 18
5 Comentarios Finales
5.
COMENTARIOS FINALES
Se ha utilizado una metodología simplificada que contiene los principales
elementos, que los estudios de continuidad deben abordar para los sistemas de
Punta Arenas, Puerto Natales, Porvenir y Puerto Williams. De esta forma y
empleando información estadística de fallas y su duración, según registros
históricos y acumulados de pérdida de continuidad de suministro, se ha estimado
los índices FMIK y TTIK para los próximos doce meses. Se reitera que los
indicadores logrados, si bien son referenciales, hacen uso de la actual práctica
operacional del sistema y lo más importante, buscan reflejar la realidad
(características técnicas y económicas) de cada sistema en particular.
Informe Técnico
Página 19