SEMINARIO INTERNACIONAL SOBRE CONTROL DE PÉRDIDAS, SMART GRID Y CALIDAD DE LOS SERVICIOS DE DISTRIBUCIÓN

Transcripción

1 SEMINARIO INTERNACIONAL SOBRE CONTROL DE PÉRDIDAS, SMART GRID Y CALIDAD DE LOS SERVICIOS DE DISTRIBUCIÓN 10,11 y 12 de setiembre 2014 Hotel JW Marriott República Dominicana EL FRAUDE ELÉCTRICO Y LOS INGRESOS DE LAS EMPRESAS Jaime Blandón

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3 PÉRDIDAS DE ENERGÍA ELÉCTRICA Se refiere a la energía eléctrica que se produce y transporta pero que las empresas prestadoras del servicio no facturan porque se pierde a lo largo del proceso de prestación del servicio o porque algunos usuarios la toman de la red de forma ilegal. Se clasifican en técnicas y no técnicas. Las pérdidas técnicas se presentan principalmente por el calentamiento que se produce al pasar la energía eléctrica a través de las líneas de transporte y de transformadores. Estas pérdidas se calculan con fórmulas matemáticas para cada uno de los sistemas y, dado que son inherentes a la prestación del servicio, se reconocen en su totalidad como un componente del costo del servicio. Las pérdidas no técnicas representan la energía que se toma de manera ilegal del sistema y utilizan algunos usuarios sin que se registre por medidores de energía, debido principalmente a hurtos, manipulación indebida de equipos o de sistemas de facturación para disminuir registros de consumo, entre otros. Son pérdidas del sistema ya que, en este caso, no se registra la energía para efectos de facturación a usuarios finales.

4 Pérdidas Eficientes Las pérdidas eficientes son la suma de la totalidad de las pérdidas técnicas más una pequeña fracción de pérdidas no técnicas, en las que el valor de recuperarlas es mucho más alto que el valor de la energía hurtada o no facturada. Aquellas empresas que presentan valores de pérdidas de energía superiores a los de las Pérdidas Eficientes deben asumir financieramente el valor de dichas pérdidas dado que no las pueden trasladar a los usuarios finales.

5 Sistemas de tensión en Colombia Los sistemas de Transmisión Regional y/o Distribución Local se clasifican por niveles, en función de la tensión nominal de operación, según la siguiente definición: Nivel 4: Sistemas con tensión mayor o igual a 57.5 kv y menor a 220 kv. Nivel 3: Sistemas con tensión mayor o igual a 30 kv y menor a 57.5 kv. Nivel 2: Sistemas con tensión mayor o igual a 1 kv y menor a 30 kv. Nivel 1: Sistemas con tensión menor a 1 kv.

6 CALCULO DE PÉRDIDAS TÉCNICAS EN NIVEL DE TENSIÓN 1 MEDIANTE SIMULACIÓN DE CARGAS EMPLEANDO UN MODELO MONTECARLO El método de simulación por Montecarlo busca emular la variación de la carga individual de cada usuario en un periodo establecido de tiempo, con resolución de minutos, etc., con el fin de modelar estadísticamente el comportamiento de las cargas individuales de los usuarios de Nivel de Tensión 1, como variables probabilísticas definidas en el tiempo, ajustadas a una curva de carga del transformador. Para ello se simula el comportamiento de las cargas residenciales encendiendo y apagando electrodomésticos estadísticamente, siguiendo distribuciones estadísticas de uso, con el fin de obtener un comportamiento agregado de cargas, que sea consecuente con las curvas de carga de transformadores de distribución.

7 CALCULO DE PÉRDIDAS TÉCNICAS EN NIVEL DE TENSIÓN 1 MEDIANTE SIMULACIÓN DE CARGAS EMPLEANDO UN MODELO MONTECARLO Con el fin de emular el comportamiento de las cargas residenciales y obtener las pérdidas técnicas asociadas con cado de los OR, puede elaborarse una simulación, cuya finalidad sea la de modelar el comportamiento de cada usuario, cada (por ejemplo) diez minutos de cada día, revisando el consumo de cada electrodoméstico en ese período de tiempo a partir de establecer estadísticamente si el electrodoméstico está prendido, considerando además el consumo típico de potencia de cada equipo. Las simulaciones se ajustan (variando las probabilidades de encender electrodomésticos), para que den cercanas a las curvas de carga típicas de usuarios agregados residenciales, comerciales, alumbrado público e industriales.

8 CALCULO DE PÉRDIDAS TÉCNICAS EN NIVEL DE TENSIÓN 1 MEDIANTE SIMULACIÓN DE CARGAS EMPLEANDO UN MODELO MONTECARLO Se utilizaron 640 circuitos típicos asociados con su respectiva curva de demanda entregada por los OR. Aunque los trasformadores fueron reportados, su tamaño se asoció con el pico de la demanda a fin de no tener transformadores muy grandes o muy pequeños, premiando la ineficiencia. Es muy importante que las cargas agregadas por transformador se asocien a transformadores típicos que sean cercanos al Factor de Diversidad con el que se ajusten mejor a la curva de carga, porque transformadores muy grandes tienen muchas pérdidas del hierro y transformadores muy pequeños tienen muy altas perdidas del cobre, por lo que en la tipificación debe revisarse muy cuidadosamente este aspecto. A nivel residencial las cargas se modelan como impedancia constante y no como potencia constante. El circuito representado incluye el conductor de neutro secundario para establecer las pérdidas asociadas con las corrientes de retorno de desbalance de fase tierra. Si se desea se pueden incluir las pérdidas por empalmes en cada derivación de acometidas.

9 Pérdidas Nivel 1 Con el fin de permitir flexibilidad en el momento de aumentar o disminuir electrodomésticos, se caracterizaron viviendas de las cinco regiones de Colombia Curva de carga residencial Se ofrece al usuario de la simulación la posibilidad de variar en cada escenario el tiempo de encendido de cada electrodoméstico mediante un Porcentaje de Uso de Electrodoméstico en Escenario de Demanda,

10 Perdidas Nivel 1 Con la información suministrada por las empresas de nodos, Calibres, longitud de Circuitos y Número de usuarios en cada tramo, y con las cargas generadas por el método de Montecarlo, se calcula la matriz Y barra para cada circuito. Seguidamente, se obtiene la matriz Z barra y se calcula la corriente que entra al nodo inicial (Nodo1), mediante la Ley de Ohm I 1 = V 1 / Z 11. Solo en el nodo 1 se simula inyección de corrientes. Por último se calculan las tensiones en cada nodo por medio de la expresión V i = Z i1 *I 1. Si los voltajes están por debajo de 0.9 p.u se itera otra vez ajustando las cargas para impedir que se viole el límite de regulación de tensión establecido por la CREG. Por último se calculan las pérdidas de circuito con la expresión Σ (V i -V j ) 2 Y ij.

11 Simulación usuarios industriales En el programa de Montecarlo los usuarios industriales de Nivel de Tensión 1, se consideraron compuestos por N (5) motores de P (10.5 kva) cada uno. Se ajustaron las probabilidades de encendido de los motores en cada demanda de tal manera que los valores de carga generados por el método de Montecarlo siguieran la tendencia de una curva de carga de un usuario industrial típico. Para modelar la red se asumen N (7) usuarios industriales-comerciales típicos, con distancia separación de D (10 m) entre uno y otro, alimentados por un transformador de P (75 kva). El tamaño se consideró típico debido a que a partir de 100 kva se trata de Usuarios No Regulados, los cuales usualmente son los dueños del transformador y de la red secundaria, de tal modo que no hacen Curva de carga industrial parte de los cargos por uso del OR.

12 Simulación usuarios comerciales En el programa de Montecarlo se encienden diferentes electrodomésticos que se pueden encontrar en un usuario comercial (lámparas, neveras, aire acondicionado, equipos de sonido etc.) Se ajustaron las probabilidades de encendido de los electrodomésticos en cada demanda de tal manera que los valores de carga generados por el método de Montecarlo sigan la tendencia de una curva de carga de un usuario comercial típico. Los datos de curvas de carga típicas son suministrados por los OR para cada estratificación social y tipo de carga (residencial, industrial, comercial y de alumbrado público, y para combinaciones entre ellas).

13 Simulación usuarios comerciales. Para modelar la red se asumen N(7) usuarios comerciales típicos, con distancia separación de D(10 m) entre uno y otro, alimentados por un transformador de P (30 kva). En Colombia el tamaño se consideró típico debido a que la demanda comercial es menor que la industrial, por lo que se consideró un transformador de tamaño medio en relación con el pico de carga esperado, de 30 kva.

14 Pérdidas Nivel 2 Las redes del nivel de tensión 2 se modelaron en el programa DIgSILENT PowerFactory tomando como referencia la información de los circuitos reportados por las empresas distribuidoras. Los datos necesarios para la modelación y simulación fueron: Parámetros de tramos de circuitos tales como impedancias, longitudes, carga asociada con cada nodo, generación embebida y conectada en el nivel de tensión 2. Curvas de carga de cada nodo final donde existe demanda, para un período de 24 horas para días laboral, sábado y domingo. Modelación de cargas como impedancia constante. Respeto a las condiciones regulatorias de tensiones mínimas permitidas

15 Pérdidas Nivel 2 Datos de entrada Información de líneas Información de cargas Información de barras Longitud [Km] Parámetros R1,X1 [Ω/km] P [kw] Q[kVar] Nivel de tensión [kv] Factores Kp= Kq=2

16 Pérdidas Nivel 2 Para la modelación de las cargas se utilizó un modelo de carga de impedancia constante. El modelo de carga usado por DIgSILENT se ajusta a las siguientes ecuaciones: P V P 0 V0 kpu y Q Q 0 V V 0 kqu Donde: P0 y V 0 kpu y kqu son las condiciones de operación inicial, es decir, los valores de carga a tensión nominal.. son los parámetros que especifican el comportamiento de la carga de acuerdo con el modelo seleccionado

17 Pérdidas Nivel 3 Datos de entrada Información de líneas Información de cargas Información de barras Información generadores Longitud [km] Parámetros R1,X1 [Ω/km] P [kw] Q[kVARs] Nivel de tensión [kv] S, Vn, Fp, Conexión, Xd, Xq, Xd, Xq, Xd, Xq, Qmin, Qmax, Xo, Ro, X2,R2, Re, Relación cc. Curvas de carga

18 Pérdidas Nivel 4 (Global) Para hallar las pérdidas totales de cada mercado de comercialización se utilizó la información de consumos reportada a la Superintendencia y la información de medida de energía mensual entregada por el operador del mercado eléctrico Esta información debe contener los intercambios por niveles de tensión y la demanda para cada nivel de tensión. El índice de pérdidas se determina como la resta del valor total de energía de entrada y la energía facturada en cada mercado de comercialización (correspondiente a la suma de la energía facturada por parte de todos los agentes comercializadores en mercado de comercialización) sumada a aquella que parte en dirección de otros Operadores de Red. Para realizar el cálculo: Energía de Entrada Índice de pérdidas Energía de Entrada Energía de Entrada Importación del STN Importación SDL Generación Embebida Total Entrada Energía de Salida Exportación Distribuidores Energía de Salida Exportación al STN Otros Comercializadores puros Exportación Distribuidores Servicios Auxiliares generación Ventas propias del Comercializador incumbente Total Salida

19 Pérdidas Nivel 4 (Técnicas) Las pérdidas técnicas fueron calculadas con el programa DigSilent Power Factory por parte de XM que es el Operador del Centro Nacional de Despacho, CND, para demandas Mínima Media y Máxima y para escenarios de generación Térmica e Hidráulica, haciendo la respectiva ponderación a fin de llegar a un índice global de ese nivel de tensión

20 Costo Unitario

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