ESTUDIO DE CONTINUIDAD DE SUMINISTRO ELÉCTRICO PARA LOS SISTEMAS MEDIANOS DE PUNTA ARENAS, PUERTO NATALES, PORVENIR Y PUERTO WILLIAMS

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1 ESTUDIO DE CONTINUIDAD DE SUMINISTRO ELÉCTRICO PARA LOS SISTEMAS MEDIANOS DE PUNTA ARENAS, PUERTO NATALES, PORVENIR Y PUERTO WILLIAMS ENERO 2014

2 Índice Índice 1. INTRODUCCIÓN ANTECEDENTES NORMATIVOS METODOLOGÍA EMPLEADA EVALUACIÓN DE ÍNDICES COMENTARIOS FINALES Informe Técnico Página 2

3 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

4 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 , 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 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

5 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. FMIK = n i = 1 kvafs kvainst i TTIK = n i = 1 kvafs kvainst i Tfs i 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

6 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

7 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 Informe Técnico Página 7

8 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

9 ÍNDICES FMIK GENERACIÓN PUNTA ARENAS 3,0 2,5 2,0 Veces 1,5 1,0 0,5 0,0 INDICE FMIK 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

10 ÍNDICES TTIK GENERACIÓN PUNTA ARENAS 1,0 Horas 0,5 0,0 INDICE TTIK 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

11 ÍNDICES FMIK GENERACIÓN TRES PUENTES 1,6 1,4 1,2 1,0 Veces 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 INDICE FMIK 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

12 ÍNDICES TTIK GENERACIÓN TRES PUENTES 1,0 Horas 0,5 0,0 INDICE TTIK 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

13 ÍNDICES FMIK GENERACIÓN PUERTO NATALES 3,0 2,5 2,0 Veces 1,5 1,0 0,5 0,0 INDICE FMIK 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

14 ÍNDICES TTIK GENERACIÓN PUERTO NATALES 1,0 Horas 0,5 0,0 INDICE TTIK 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

15 ÍNDICES FMIK GENERACIÓN PORVENIR 1,4 1,4 1,3 Veces 1,3 1,2 1,2 1,1 1,1 INDICE FMIK 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

16 ÍNDICES TTIK GENERACIÓN PORVENIR 0,5 Horas 0,0 INDICE TTIK 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

17 ÍNDICES FMIK GENERACIÓN PUERTO WILLIAMS 3,0 2,5 2,0 Veces 1,5 1,0 0,5 0,0 INDICE FMIK 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

18 ÍNDICES TTIK GENERACIÓN PUERTO WILLIAMS 1,5 1,0 Horas 0,5 0,0 INDICE TTIK 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

19 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