Marcelo Mermedo V., ABB Chile Smart Grids Introducción, Estado del arte, Herramientas y Aplicaciones. ABB Group June 19, 2013 Slide 1

Transcripción

1 Marcelo Mermedo V., ABB Chile Smart Grids Introducción, Estado del arte, Herramientas y Aplicaciones June 19, 2013 Slide 1

2 Introducción Mito o realidad? June 19, 2013 Slide 2

3 Introducción La antigua Grid Esquema convencional (Radial) Afecto a : Fallas en la red, inclusive F.temporales Sobrecargas Sobretensiones Bajas en frecuencia Esquemas de prot. Convensional T /I Baja eficiencia por pérdidas. Centros de generacion muy alejados de las cargas finales. June 19, 2013 Slide 3

4 Introducción La Grid hoy en día Esq. más avanzado (Radial y loop temp.) Crecimiento exponencial de las cargas Incremento en las exigencias de calidad Mejora en eficiencia por generacion distribuida. Aplicación de tecnologías de telecontrol y telemedida (SCADA) Implementacion de automatismos a nivel de SS/EE y Pta.generación. Aun elevados costos por interrupciones June 19, 2013 Slide 4

5 Introducción Grid actual, algunas limitaciones Limitación en esquemas de protección. Afecto a : Fallas en la red, inclusive temporales Sobrecargas excesivas, Crec. cargas Sobretensiones... Controladas Bajas en frecuencia... Controladas Otras Mayor eficiencia por generacion distribuida. Inclusive en diferentes niveles de tensión. Tecnología limita implementación de soluciones eficientes. June 19, 2013 Slide 5

6 Introducción La nuevas y futuras necesidades Altísimas exigencias de la autoridad por calidad de suministro (Multas hasta clientes domiciliarios) Optimización de recurso, Eficiencia energética. Por alto costo de la energía, Demanda en punta, etc. Incorporación de tecnologías de generación renovables (Eolico, Solar, Biogas). Exigencias medioambientales de las autoridades locales e internacionales. Disminución huella de carbono Leyes pro eco Crecimiento de la demanda por incoporación de nuevos tipos y volúmenes de cargas. Real control automático FP Supervisión directa de la autoridad Control sobre clientes (cargas) finales INTEGRACION DE SISTEMAS ELECTRICOS June 19, 2013 Slide 6

7 Estado del arte La gran solución - Smartgrids! Futura evolución del todo lo que respecta redes de energía. Impulsa sistemas de generación renovables. Fiabilidad y eficiencia de la red. El Concepto Una red que integra sistemas de Generación, Transmisión, Subtransmisión, Distribución y Cargas. Actuando sobre todos los componentes de la red, mejorando la eficiencia, fiabilidad, factores económicos y la sustentabilidad del servicio. June 19, 2013 Slide 7

8 Estado del arte Smartgrids Características Prioridades basadas en los clientes (Consumidores) Optimización y alto rendimiento de la red (infraestructura existente). Mejora la confiabilidad, reduciendo el número de cortes y/o su duración. Gran eficiencia, mejora el factor de potencia, gestión de voltaje, proporciona una plataforma para manejo de flujo de potencia bidireccional. Sostenibilidad, Soluciones para la generación distribuida, así como el aumento de la vida útil de los activos a través del monitoreo y análisis de rendimiento. June 19, 2013 Slide 8 Interoperabilidad e Integración de Nuevas Tecnologías: Almacenamiento (Storage), Comunicaciones inalámbricas, FDIR, Monitoreo y Diagnóstico (Pre-falla en equipamientos).

9 Estado del arte Smartgrids Características Respuesta de la demanda es una estrategia establecida para la nivelación de cargas. No hay duda de que la forma más barata de nivel de carga es persuadir a los consumidores. Los consumidores deben tener la libertad de utilizar la electricidad cuando quieran. La red debe cubrir estos requerimientos. Actuar en caso de fallas en el sistema Sobrecargas Sobretensiones Baja frecuencia Oscilaciones Self Heating concept (Autosanación de la red) June 19, 2013 Slide 9

10 Estado del arte Smartgrids - La futura Grid / Zone Concept June 19, 2013 Slide 10

11 MAIFI / SAIFI SAIDI average Estado del arte Smartgrids Impacto del Zone Concept SAIFI = System Average Interruption Frequency Index SAIDI = System Average Interruption Duration Index MAIFI = Momentary Average Interruption Frequency Index Power quality issues Continuity of supply (SAIDI/SAIFI) Voltage quality Commercial quality 3,5 3 Reducing fault consequences Utilization of Automation (FA) and Distribution Management Systems (DMS) Adequate FA scheme Fault localization Network reconfiguration & restoration Equipments Management & Support 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Desired delivery quality area SAIDI (Minutes) Area for first step actions SAIFI Average Reducing fault Risk Utilization of primary network concepts Construction and topology Vegetation Management Protection Concepts FA principles Asset Management concepts Performance monitoring CBM and RCM June 19, 2013 Slide 11

12 Estado del arte Smartgrids Logros Interconexión Miles de plantas de generación (Idealmente de fuentes renovables). Mejoras en la calidad de energía: CAIDI: Tiempo promedio de interrupción. MAIFI: Frecuencia promedio Índice de interrupción Maximización de la automatización Mejoramiento de la eficiencia de la red Reducción del impacto medioambiental del sistema eléctrico. June 19, 2013 Slide 12

13 Aplicaciones Smartgrids - Algunas vallas por superar Generación, Transmisión, Distribución son legalmente negocios de compañías separadas. Generación, Produce y procura vender todo. (Alta inversión centralizada) Transmisión, Transporta todo lo que puede. (Alta inversión en extensas líneas) Distribución, Vende todo lo posible minimizando la inversión. (Muy extensas redes, muy dispersas) Cargas, Requerimiento de energía dinámicamente y en todo momento. (Grandes, Medianas y Domiciliarias) Vallas técnicas y de inversión June 19, 2013 Slide 13

14 Aplicaciones Primeros pasos Niveles de automatización Esquemas de protección convensional T /I (Standalone) Automatismo locales en SS/EE (Transferencias de barra y otros automatismos menores) Monitoreo/Control remoto (esquemas centralizados) Concepto FDIR /FA (Fault Detection Insulation and Restauration) FDIR en esquema Standalone (sin comunicación) FDIR integrado (con comunicación) June 19, 2013 Slide 14

15 Aplicaciones Primeros pasos Esquemas standalone Esquemas de reconexión Regulación de tensión Control de factor de potencia En general actuación basada en condiciones propias June 19, 2013 Slide 15

16 Aplicaciones Primeros pasos Feeder metering 4KV 38KV RF Sensor (3) V (3) I A/D DNP / TCP/IP Otros Medición y control de equipos dispersos en la red Ayuda a detección de pérdidas Gran apoyo a la operación de la red Detección de problemas en la red Desbalances Mal factor de potencia Pérdidas June 19, 2013 Slide 16

17 Aplicaciones Primeros pasos Esquemas centralizado Coordina el control entre grupo de equipos en terreno a través de la red. Beneficios, Manejo básico de las cargas y energía Mejora el nivel de seguridad de trabajadores Beneficios tangibles ($) Mejora sustancialmente índices de calidad Prepara la red hacia las Smartgrids June 19, 2013 Slide 17

18 Aplicaciones Primeros pasos Comunicación por zonas Sólo monitoreo En condición normal Substation Circuit Breaker Source 1 Reconectador 52 GridShield Seccionador 52 GridShield 1 VT 1 VT Tie Point Reconectador Seccionador 52 GridShield 3 VT s Substation Circuit Breaker Source 2 Reconectador 52 GridShield 1 VT 1 VT Seccionador 52 GridShield Esquemas tipo Anillo-NA 3 VT s June 19, 2013 Slide 18

19 Aplicaciones Primeros pasos Gen.distribuida/Energy storage Distributed generation Esquemas de Generación distribuida Reduce las pérdidas Generación cercada a los centros de carga No es necesaria largas líneas de Transmisión Esquemas de Energy storage Energy Storage Mejora los índices de calidad Regulación June 19, 2013 Slide 19

20 Herramientas para la implementación ABB cuenta con un completo porfolio de productos y soluciones! SS/EE - Plantas de generación - Transmisión Distribución Consumidores Comunicación!? June 19, 2013 Slide 20

21 Herramientas disponibles - Relion Los productos de la familia Relion ofrecen un muy amplio rango de equipos con capacidades de Control, Medida, supervisión y Protección para sistemas de potencia según standares ANSI e IEC. Asegura la interoperabilidad hoy y en el futuro gracias a que los equipos de la familia Relion han sido diseñados basados en la IEC June 19, 2013 Slide 21

22 Herramientas disponibles - Relion June 19, 2013 Slide 22

23 Herramientas disponibles Relion Grandes SS/EE (Tx&STx) y Lineas de transmisión Serie 650/670 Única herramienta de software para toda la familia Relion. No importando el nivel de tensión! Interfaz local extendida y configurable Comunicación Horizontal, Goose (IEC61850) Varios protocolos disponible, DNP3, IEC101/104, Etc. Aplicaciones: Barra Control Generador Interruptor Control Transformador June 19, 2013 Slide 23

24 Herramientas disponibles Relion SS/EE grandes y medianas Serie Única herramienta de software para toda la familia Relion. No importando el nivel de tensión! Interfaz local extendida y configurable Comunicación Horizontal, Goose (IEC61850) Varios protocolos disponible, DNP3, Modbus, Etc. Aplicaciones: Alimentador Motor Generador Transformador Adm.Energía June 19, 2013 Slide 24

25 Herramientas disponibles Relion SS/EE medianas, pequeñas y muy pequeñas Serie Única herramienta de software para toda la familia Relion. No importando el nivel de tensión! Interfaz local simple y configurable Configurabilidad amplida y Simple! Comunicación Horizontal, Goose (IEC61850) (*) Varios protocolos disponible, DNP3, Modbus, Etc. Aplicaciones: Alimentador Motor Transformador Barra Tensión June 19, 2013 Slide 25

26 Herramientas disponibles COM600 Estación de automatización, basado de plataforma industrial para aplicaciones eléctricas. Una solución que integra Software y Hardware. Monitoreo / Control Mantenimiento del sistema de protecciones Manejo de perfiles de carga, Alarma y eventos. Inclusive oscilografías Múltiples protocolos de comunicación disponibles Automatismos, Locales y hasta las líneas de distribución (Logic Processor Func.).

27 Herramientas disponibles SCADA s / DMS EMS Plataformas disponible para SCADA, DMS y EMS Plataformas de administración y gestión de la energía June 19, 2013 Slide 27

28 Herramientas disponibles Comunicaciones Soluciones privadas Soluciones públicas

29 Herramientas disponibles Comunicaciones Soluciones redes privadas TROPOS Alta capacidad, baja latencia, disponibilidad y seguridad Mesh routers, radios direccionale Más de 850 clientes en más de 50 paises. Más de router instalados Diversos cliente, Utilities, Seguridad pública, minería, petroleras, industria, etc.

30 Herramientas disponibles Comunicaciones Soluciones redes públicas ABB Ideales para aplicaciones en redes de distribución. BAJOS CO$TO$ Utilización de redes públicas GMS/GPRS. Agrega encriptación para seguridad en los datos REC601/603 Habilita la comunicación para equipos primarios RER601/603 Agrega monitoreo y control sobre I/O propias

31 Herramientas disponibles Interruptores Interruptores para S/E, Tipo tanque vivo Tipo tanque muerto Mecanismos magnéticos y de resorte Hasta clase 36/38kV Diseños ANSI e IEC

32 Herramientas disponibles CSS Sub estaciones prefabricadas Muy rápida instalación Cubre necesitades de control, monitoreo remoto y automatismos. Diferentes niveles de implementación C/Comunicación S/Comunicación June 19, 2013 Slide 32

33 Herramientas disp. Reconectadores hasta 38kV Reconectador OVR3 Ideales para esquemas T /I Diversos protocolos de comunicación disponibles (IEC101, DNP, Modbus) Gab.de control basado en relé PCD2000 Módulo PCM para automatización de redes. June 19, 2013 Slide 33 Reconectador Gridshield Agrega funcionalidades extendidas, ideal para aplicaciones Smartgrid. IEC61850 compliant Otros protocolos como DNPi, IEC104, etc. Gab.de control basado en Relé RER620, siempre disponible las capacidades de automatización de redes!

34 Herramientas disponibles Sectos NXA/NXB/NXBD hasta clase 36kV 630A Aislación y corte en SF6 Operación bajo carga (630 A!!!) Operación rápida y segura (resorte) Pta. a tierra opcional Ideales aplicaciones de telecontrol e integración a SCADA s Diversos protocolos de comunicación disponibles (IEC101, DNP, Modbus) Gab.de control basado en relé REC523 Adm.de carga de baterías Programabilidad flexible y extendida!!! Monitoreo flexible (6V+3I 6I+3I Etc. June 19, 2013 Slide 34

35 Herramientas disponibles Sectos Antes Amplia utilización a nivel mundial Equipo muy compacto y liviano Ideal para retrofits! Aplicaciones probadas ampliamente para SmartGrid Autoseccionamiento por tensión Autoseccionamiento por corrientes Automatismos a medida del cliente Después June 19, 2013 Slide 35

36 Herramientas disponibles Sectos I> Recloser x Sectiona lizer oi Autoseccionamiento basado en corriente Operación trifásica Conteo de corrientes de falla Actuación de automatismo local Reporte a sistemas de monitoreo y otros (Comunicación) Fácil coordinación con otros equipos por no requerir coordinación T /I. June 19, 2013 Slide 36

37 Herramientas disponibles Autolink Nuevo Seccionalizador electrónico, de aplicación en líneas aéreas de media tensión. Apertura monofásica o trifásica. Compatible con bases de fusible standard Pta. en servicio rápida y fácil (Dipswitch) Permite una mejor coordinación del sistema en caso de fallas. Su uso logra una reducción en los costos operativos y en la cantidad de cortes del servicio de energía. Mejora significativamente los índices de calidad relacionados con el suministro de energía. Nueva opción Load Break!!! June 19, 2013 Slide 37

38 Ejemplos de aplicación Centros de Carga SCADA Funciones de observación Centros de Carga SS/EE 4 SS/EE 1 SECTOS Gen.Dist. Centros de Carga Centros de Carga

39 Herramientas disponibles Laboratorios ABB en Italia Laboratorio de estudio y simulaciones para proyectos Smartgrid, aplicadas a media y baja tensión. ABB en EEUU Implementación del COE (Smartgrid Center of Excellence), cuyo objetivo es ofrecer a nuestros clientes soluciones Smartgrid y DA probadas! June 19, 2013 Slide 39

40 Conclusiones y Consultas 52 Más información en : June 19, 2013 Slide 40

41 June 19, 2013 Slide 41