Experiencia CDEC- SING

Desarrollo de la Red WAM
en Chile: Experiencia CDECSING
Bienal CIGRÉ 2015
Comité Chileno
Erick Zbinden A.
Jefe Departamento de Integridad del Sistema.
CDEC-SING
Noviembre 2015
Contexto
Contexto
Eólica
Solar
Geotermia
Generación Libre de Emisiones
SOx, NOx, CO2.
Nuclear
Hidroelectricidad
Contexto
FACT
GIS
Gestión avanzada del sistema eléctrico
HVDC
HVDC Line
Centro de Control Avanzado PJM
Smart Grid
Una red inteligente provee de electricidad desde la fuente hasta el consumo utilizando
tecnología digital para ahorrar energía (eficiencia), reducir costos (economía) e
incrementar la seguridad del sistema eléctrico (confiabilidad) de manera flexible y
resiliente.
Smart Grid
SBC Energy Institute
Introducción
• ¿Por qué una WAM si ya tenemos un SCADA?
Monitoring Technologies: Görner, Bompard, Huang and Kleemann. 2014
Introducción
• Situational Awareness: WAM
Benchmark 2011
Proyecto Piloto CDEC-SING
FODA Proyecto Piloto WAM Octubre 2011
Conocimiento Operacional
Instalaciones no son propias
SCADA Propio
EMS no operativo
Análisis estático y dinámico del
SING
Incerteza de modelos dinámicos
Know How
CDEC-SING
Black-Out
Contraparte Técnica
Normativa
Cambios legales y normativos
Nueva Matriz Energética
Interconexión
Proyecto Piloto CDEC-SING
Marzo - Nov. 2014
Evaluación CDEC-SING
Marzo - Dic. 2013
Adjudicación, suministro y montaje
Enero 2013
Documento Términos de Referencia
Diciembre 2012
Presentación de Proyecto a Coordinados
Septiembre 2012
Presentación de Proyecto Piloto
Enero–Agosto 2012
Evaluación de Tecnologías
Noviembre 2011
Visibilizar la necesidad
Proyecto Piloto CDEC-SING 2013
Arquitectura:
PDC
PMU
Crucero
DNP3
SCADA
MPLS
PMU
Angamos
PMU
Lagunas
IEEE C37.118
Inicio Operación del Piloto:
Diciembre 2013.
(Domeyko Junio 2014)
PMU
Domeyko
Proyecto Piloto CDEC-SING 2013
Interfaz base Plataforma WAM
Proyecto Piloto CDEC-SING 2013
Aplicaciones 2013-2015
Oscillation Detector
Islanding & Level Detector
Desarrollo Interfaz 2015
Post-mortem analysis
Corridor Voltage Stability*
* Chile – Argentina 345 kV.
Proyecto Piloto CDEC-SING
Oscilación de Domeyko
con el resto del SING.
¿Es eso posible?
Proyecto Piloto CDEC-SING
• Monitoreo calidad de datos SCADA v/s WAM.
PDC F.S.
WAM 100%
WAM: IEEE C37.118 – 50 m/s.
SCADA: ICCP/DNP3 – 1 m/2s.
Proyecto Piloto CDEC-SING
• Recurso clave: Enlaces de comunicaciones.
Proyecto Piloto CDEC-SING
• Recurso clave: Enlaces de comunicaciones.
Los datos se transmiten de forma continua. En consecuencia, el ancho de banda requerido
es determinado por el tamaño de la trama de datos, velocidad de datos, y los gastos
generales de la comunicación. El tamaño del mensaje varía en función del número de
fasores y palabras analógicas y digitales incluidos en el mensaje.
WAM no impone grandes requerimientos de ancho de banda.
Latencias Máximas: WAM: <300 ms; WAC: <100 ms; WAMPAC: <20ms
Proyecto Piloto CDEC-SING
• Monitoreo calidad de enlaces PMU-PDC WAM – Octubre
2014.
Latencia:
Proyecto Red WAM CDEC-SING
Arquitectura:
PDC
DNP3
PMU
Crucero
SCADA
IEEE C37.118
MPLS
PMU
Angamos
PMU
Salta
PMU
Lagunas
IEEE C37.118
PMU
Collahuasi
PMU
Domeyko
Red WAM Noviembre 2015.
PMU
Andes
Proyecto Piloto CDEC-SING
Interfaz 2014 – Interfaz 2015
Visualización de despliegues y aplicaciones
Frecuencia (t)
df/dt
Vf-f (t)
Geochart
Gráfica polar
Barra de Control
Dif. Angular (t)
Proyecto Red WAM CDEC-SING
Requerimientos
base:2011
FODA
v/s
FODA 2015
• Infraestructura de comunicaciones
Instalaciones no sondigital disponible para transferencia de datos.
Conocimiento
Conocimiento
propias
• Infraestructura
disponible
en
SS/EE
para
instalación
del
equipo PMU.
Implementación en
Tecnología
WAM
Operacional
EMS no operativo
• Las
exigencias
disponibilidad
de enlacesitio.
dependen
/ EMS
SCADA
Propio de ancho de banda, latencia y SCADA
Incerteza
de de
modelos
Enlaces de
de las estático
aplicaciones,
cantidad
PMU,
y
tipo
de
data
a
transmitir.
Con
Normativa
Análisis
y
Comunicaciones
dinámicos
dinámico
del
SING
Know How
• Es requerimiento para CDEC-SING:
Know How
1. Resolución completa para 50Hz (50 muestras por segundo).
CDEC-SINGestándar (DNP3, IEC60870-6 TASE.2, IEEE
CDEC-SING
2. Data exchange
C37.118, IEC 608705-104)
Tiempos de
3.Black-Out
Data exchangeContraparte
futuro (IEC
61850-90-5)
Técnica
Sin Normativa
Nueva Matriz
Energética
Cambios legales y
normativos
Interconexión
Normativa
habilitación.
Nueva Matriz
Energética
Interconexión.
Aplicaciones de Control
y Protección inviable
Proyecto Red WAM CDEC-SING
Aplicaciones 2013-2015
Aplicaciones 2016-2018
Oscillation Detector
Oscilografía automática
Islanding & Level Detector
Cálculo dinámico Z línea
Desarrollo Interfaz 2015
Load Enchroachment
dinámico
Post-mortem analysis
Desarrollo Interfaz 2018
Corridor Voltage Stability*
Otros
* Chile – Argentina 345 kV.
Red WAM CDEC-SING
Monitoreo oscilatorio: Interconexión Chile – Argentina
Prueba de interconexión Mayo 2014
0,3 Hz
¿Y en Contingencia?
Estudio de Integridad del SS.TT. 2015
Interconexión SIC-SING-SADI
lne_8000_8007_1
And es 3 4 5/22 0/2 3 k V N °2
R . Salta 3 4 5 k V
R . And es 34 5 k V
And es 2 3 # 2
trf_8120_8934_2
trf_8120_8931_1
I/S C o nd e ns ad or And es
8120 COBOS
trf_8120_8624_1
trf_8120_8623_2
trf_8120_8622_1
And es 3 4 5/22 0/2 3 k V N °3
Red WAM CDEC-SING
Laberint o 220 kV B2
Laberint o 220 kV B1
And es 2 3 # 3
SG
~
SG
~
SG
~
sym_8622_1
sym_8623_2
sym_8624_1
8000 BRACHO
ZZ Guanac..ZZ Solar ..
INTERCONEXIÓN SIC-SING
IB
ZZ Cumbre..
ZZ Cumbre..
J
ZZ Cardon..
Cumbres 220 kV
2 20 k V R . L ab erin to -La be rinto.C 2
ZZ Solar .. ZZ Solar ..
ZZ Seccionamiento C. Pinto
J
BB2
BB1
ZZ Cardon..
ZZ Cardon..
2 20 k V R . L ab erin to -La be rinto.C 1
ZZ Solar ..
Reactor Chang-Cum 500 kV 1x145 2
Reactor Chang-Cum 500 kV 1x145 4
ZZ Solar ..
J1
J2
Ang amo s -Ka pa tu r #1
ZZ Solar ..
~
G
K1
BB2
K2
BB1
~
G
J1
J2
K1
BB1
B0.1
B0.0
J1
ZZ Solar ..
J2
J1
J2
K1
O'H ig gin s 22 0 GIS - BP
K2
K1
O'H ig gin s 22 0 GIS - BT
K2
J1
J2
J2
J1
K1
K2
J2
ZZ Solar .. ZZ Solar ..
K1
K2
ches
Project:
Graphic: Interconexion
PowerFactory 15.2.2
Date:
8/7/2015
Annex:
Nodes Branches
Polpaico-Pan de Azúcar 500 kV C2
J1
J2
Polpaico-Pan de Azúcar 500 kV C1
M aitencillo-Cardones 500 kV C2
M aitencillo-Cardones 500 kV C1
J2
Pan de Azúcar-M aitencillo 500 kV C2
BB1
K2
BB2
Reactor Chang-Cum 500 kV 1x145 3
BB2
BB1
Reactor Chang-Cum 500 kV 1x145 1
M aitencillo-Cardones 500 kV C2
Reactor Barra Cardones 500 kV 1x155
Pan de Azúcar-M aitencillo 500 kV C1
2 20 kV Ka pa tu r - O'Higg in s C1
2 20 k V Kelar-Kap a tu r C 2
~
G
Kap atur 2 20 - BP1
Kap atur 2 20 - BP2
2 20 k V Kelar-Kap a tu r C 1
~
G
J1
BB2
2 20 kV L o s Cha n go s- Ka p atur C2
2 20 kV L o s Cha n go s- Ka p atur C1
Kelar 22 0 - BP
2 20 kV Ka pa tu r - O'Higg in s C2
Kelar 22 0 - BT
L os C h a ng os 5 0 0
~
G
M aitencillo-Cardones 500 kV C1
L os C h a ng os T2 5 25 /2 30 75 0 MVA
L os C h a ng os 2 2 0
Reactor Barra Cardones 500 kV 1x155
SIC
L os C h a ng os T1 5 25 /2 30 75 0 MVA
Reactor Barra Changos 500 kV 1x155
Kap atur - La be r in to #2
L os C h a ng os T1 5 25 /2 30 75 0 MVA(1 )
Ang amo s B1
Ang amo s B2
Kap atur - La be r in to #1
Ang amo s -Ka pa tu r #2
Red WAM CDEC-SING
 Se analiza comportamiento transitorio del
sistema eléctrico tras ocurrencia de una
contingencia de Severidad 9 en:
o S/E 220 kV Nueva Zaldívar
WAM
o S/E 220 kV Laberinto
Análisis Dinámico de S9 para Interconexión SICo S/E 220 kV Domeyko
SING-SADI
o S/E 220 kV Andes
Rechazo de carga en el SING
DIgSILENT
Red WAM CDEC-SING
400.00
200.00
Severidad 9: S/E Domeyko
Oscilación SING-SADI
0.00
-200.00
-0.810 s
-254.037 MW
6.456 s
-340.127 MW
59.213 s
-433.497 MW
-400.00
-600.00
-1.000
100.00
3.204 s
-497.885 MW
11.20
23.40
35.60
rw AG Salta-Andes\345 kV Central Salta-Andes: Total Active Pow er/Terminal i in MW
rw AG Salta-Andes\345 kV Central Salta-Andes: Total Reactive Pow er/Terminal i in Mvar
0.866 s
-65.957 MW
47.80
[s]
60.00
58.655 s
-19.030 MW
0.00
-100.00
-200.00
-300.00
-400.00
-1.000
-0.680 s
-185.989 Mvar
11.20
23.40
Mejillones - Cumbres 500kV L1: Total Active Pow er/Terminal j in MW
Mejillones - Cumbres 500kV L1: Total Reactive Pow er/Terminal j in Mvar
Severidad 9: S/E Donmeyko
Oscilación SING-SIC
35.60
47.80
[s]
60.00
Potencia interconexion Date: 8/17/2015
Annex: /29
1.0018
DIgSILENT
Red WAM CDEC-SING
Severidad 9: S/E Domeyko
Oscilación (f Hz)
SING-SIC-SADI
[-]
1.0014
1.0010
1.0006
1.0002
0.9998
-1.000
11.20
23.40
Nueva Crucero-Encuentro 220 - B1: Electrical Frequency
8007 COBOS: Electrical Frequency
Nueva Cardones 500\K1: Electrical Frequency
35.60
47.80
[s]
60.00
Frecuencia SING Pu Date: 8/18/2015
Annex: /30
80.000
X = -1.000Xs = 3.180 s X = 6.376 s
[deg]
DIgSILENT
Red WAM CDEC-SING
Severidad 9: S/E 220kV
Domeyko
71.239 deg
66.000
52.000
Variación angular línea 345
kV Salta-Andes
43.256 deg
38.000
33.512 deg
28.555 deg
24.000
19.669 deg
16.509 deg
10.000
-1.0000
11.200
23.399
35.599
47.799
[s]
59.998
rw AG Salta-Andes\345 kV Central Salta-Andes: Positive-Sequence-Voltage, Angle/Terminal i
rw AG Salta-Andes\345 kV Central Salta-Andes: Positive-Sequence-Voltage, Angle/Terminal j
102.50
[deg]
Variación angular línea 500
kV Cumbres - Changos
90.00
77.50
65.00
52.50
40.00
-1.0000
11.200
23.399
35.599
47.799
[s]
59.998
Mejillones - Cumbres 500kV L1: Positive-Sequence-Voltage, Angle/Terminal i
Mejillones - Cumbres 500kV L1: Positive-Sequence-Voltage, Angle/Terminal j
Angulo Entre lineas
Date: 8/18/2015
Annex: /31
Red WAM CDEC-SING
Los análisis y desarrollos hacia la Interconexión 2018
Aspectos de interés
Oscilaciones de
Potencia esperadas
Límite de estabilidad
angular
Análisis de pequeña
señal
Aplicaciones WAM 2016 - 2018
Load Enchroachment dinámico
Oscilografía sistémica automática
Cálculo dinámico de Zline
Desarrollo interfaz 2018
Otros
Es importante analizar la interconexión de los sistemas chilenos,
considerando la presencia del Sistema Argentino SADI.
Introducción
• Situational Awareness: WAM
Benchmark 2011
Introducción
• Situational Awareness: WAM
Benchmark 2015
Introducción
• Situational Awareness: ¿WAM en el mundo?
Red WAM CDEC-SING
CONCLUSIONES

El sistema interconectado requiere de
herramientas que permitan monitorear
la dinámica y validar modelos
simulados.

La infraestructura TI existente permite
Monitoreo, debemos avanzar en su
modernización antes de evolucionar a
WAC/WAMPAC.

Los análisis dinámicos realizados por
CDEC-SING, evidencian la importancia
de registrar en línea las perturbaciones
en
escenarios
de
operación
interconectada.

La RED WAM se transforma en una
herramienta clave para la seguridad
operacional y validación de modelos en
los escenarios de interconexión de
sistemas.
Red WAM CDEC-SING
¿Cuál es el camino correcto para salir del
cubo? ¿Ruta naranja o celeste?
Gracias por su atención
Bienal CIGRÉ 2015
Comité Chileno
Erick Zbinden A.
Jefe Departamento de Integridad del Sistema.
CDEC-SING
Noviembre 2015