RENOVACIÓN DE SISTEMAS DE CONTROL Y PROTECCIÓN EN SUBESTACIONES: Una prospectiva para la confiabilidad del SIN

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Natividad San Martín Rivas
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1 RENOVACIÓN DE SISTEMAS DE CONTROL Y PROTECCIÓN EN SUBESTACIONES: Una prospectiva para la confiabilidad del SIN Eduardo Ortiz Valencia Gerencia de Mantenimiento Agosto 26 de 2015

2 CONTENIDO 1. ESTADO ACTUAL 1.1 RED DE TRANSMISIÓN EN OPERACIÓN 1.2 EDAD DEL SISTEMA DE CONTROL Y PROTECCIÓN 1.3 RESTRICCIONES Y LIMITACIONES 2. CONFIABILIDAD 2.1 ESQUEMAS DE PROTECCIÓN 3. PROYECTO DE RENOVACIÓN 3.1 ESFUERZOS INICIALES 3.2 ANÁLISIS DE CONFIABILIDAD 3.3 PROYECTO RENOVACIÓN ESQUEMA DE PROTECCIÓN DE LÍNEA 3.5 ARQUITECTURA DE CONTROL 3.6 ASPECTOS ADICIONALES 3.7 AVANCES 3.8 PROXIMAS INTERVENCIONES 4. CONCLUSIONES

1.1 RED DE TRANSMISIÓN EN OPERACIÓN Área Oriental Activos de Transmisión en 9 Subestaciones de 230kV Activos de Compensación en 2 Subestaciones de 115kV Área

3 1.1 RED DE TRANSMISIÓN EN OPERACIÓN Área Oriental Activos de Transmisión en 9 Subestaciones de 230kV Activos de Compensación en 2 Subestaciones de 115kV Área Sur Occidental Activos de Transmisión en 7 Subestaciones de 230kV Áreas del SIN con presencia de EEB Área Caribe Activos de Transmisión en 1 Subestación de 220kV

4 1.2 EDAD DEL SISTEMA DE CONTROL Y PROTECCIÓN SE Balsillas 230kV AIS 1986 SE Circo 230kV GIS 1986 SE Guavio 230kV GIS 1993 SE La Guaca 230kV AIS 1986 SE La Mesa 230kV AIS 1984 SE Noroeste 230kV AIS 1988 SE Paraíso 230kV GIS 1986 SE San Mateo 230kV AIS 1986 SE Tunal 230kV AIS 1986 SISTEMAS DE CONTROL Y PROTECCIÓN CON MAS DE 20 AÑOS EN SERVICIO

1.3 RESTRICCIONES Y LIMITACIONES Aumento Puntos de

Eventos Repuestos Respuesta del Fabricante

5 1.3 RESTRICCIONES Y LIMITACIONES Aumento Puntos de Falla Complejidad para Nuevas Implementaciones Error Humano Rutinas de Mantenimiento Autodiagnóstico Análisis Post-Falla Desempeño ante Eventos Repuestos Respuesta del Fabricante Limitaciones Tableros de control SE Guavio Tableros de protección SE Tunal

6 2.1 ESQUEMA DE PROTECCIÓN CONFIABLE? Confiabilidad: El atributo de un relé o sistema de protección de operar correctamente ante situaciones en las cuales está diseñado para operar. Este concepto se expresa en términos de las propiedades de dos conceptos: fiabilidad (o redundancia) y seguridad 1 Fiabilidad:La probabilidad de que el sistema actúe efectivamente en presencia de una falla 1 Seguridad: La probabilidad de que el sistema de protecciones no presente actuaciones en ausencia de falla o que actúen otras protecciones diferentes a las que debieron actuar, o que lo haga sin considerar la naturaleza del estado operativo del sistema de potencia 1 Selectividad: Consiste en que cuando ocurra una falla, ésta sea despejada por los relés adyacentes, evitando la salida de otros circuitos o porciones del sistema no fallados 1 1. Tomado del documento Guías para el buen ajuste y la coordinación de protecciones del SIN. Versión Febrero 2014.

7 2.1 ESQUEMA DE PROTECCIÓN CONFIABLE? Caso 1 - Fiabilidad Gráfica tomada de Modelos de reposición del Servicio Página Web:

8 2.1 ESQUEMA DE PROTECCIÓN CONFIABLE? Caso 2 Seguridad y Selectividad

3.1 ESFUERZOS INCIALES PP1 PP2 PP1 PP2 21 21 21/67N/ 50BF/25 21 50BF 50BF 50BF 50BF 2003 Proyecto Piloto SE Tunal: Reemplazo puntual de equipo y función 67N 25 67N 25 67N 25 67N 25 59 59 59 59 PP1

9 3.1 ESFUERZOS INCIALES PP1 PP2 PP1 PP /67N/ 50BF/ BF 50BF 50BF 50BF 2003 Proyecto Piloto SE Tunal: Reemplazo puntual de equipo y función 67N 25 67N 25 67N 25 67N PP1 PP2 PP1 PP Proyecto Renovación Equipo de Protección Principal SE Balsillas, Guavio, Noroeste y Tunal 21/67N/ 50BF/25 50BF 67N 21 50BF 67N 21/67N/ 50BF/25 50BF 67N 21/67N/ 50BF/25 50BF 67N

10 3.1 ESFUERZOS INCIALES Lecciones Aprendidas Complejidad Operativa Mezcla Tecnológica Complejidad en Diseño Aumento de errores humanos (eventos indeseados durante las consignaciones) Mayores tiempos de indisponibilidad (no se podían realizar actividades preliminares)

3.2 ANÁLISIS DE CONFIABILIDAD Aspectos Evaluados Condición

mantenimiento Conclusiones El 22% de los equipos presentan un

presentan un índice de confiabilidad inferior al 50% Índice de

11 3.2 ANÁLISIS DE CONFIABILIDAD Aspectos Evaluados Condición Física Desempeño en pruebas y eventos Edad Ciclo de mantenimiento Conclusiones El 22% de los equipos presentan un índice de confiabilidad superior al 80% El 78% de los equipos presentan un índice de confiabilidad inferior al 50% Índice de Confiabilidad Tablero de protección SE Guavio Tablero de protección SE Tunal

Subestaciones del Área Oriental con IEDs de Última

12 3.3 PROYECTO DE RENOVACIÓN 2013 Renovación Completa del Sistema de Control y Protección de las nueve Subestaciones del Área Oriental con IEDs de Última Tecnología *Gráficos tomados del SIMEC

13 3.3 PROYECTO DE RENOVACIÓN 2013 Alcance Implementación de IHM de nivel 2 Modernización del sistema de control y protección de nivel 1 Modernización de los tableros de nivel 0 (GIS) o Concentradores de Patio (AIS) Modernización de la protección diferencial de barras Modernización del equipo registrador de fallas Implementación de arquitecturas de control HSR y PRP (IEC 61850) Implementación de Firewall en la arquitectura de control Implementación de Unidades Fasoriales(PMU) Modernización del sistema de SSAA (Cargador de Baterías de Alta Frecuencia y Banco de Baterías Selladas)

14 3.4 ESQUEMA DE PROTECCIÓN DE LÍNEA Ambos extremos propiedad de EEB Sub A Red Comunicaciones Sub B SDH SDH Protección Función Principal Función Respaldo PP1 87L 21/67N PP2 87L 21/67N

15 3.4 ESQUEMA DE PROTECCIÓN DE LÍNEA Un extremo propiedad de EEB y el otro extremo propiedad de TERCEROS Sub EEB Red Comunicaciones Sub Terceros SDH SDH PP1 PP2 Protección Función Principal Función Respaldo PP N PP N La función 87L queda disponible

16 3.5 ARQUITECTURA DE CONTROL

17 3.6 ASPECTOS ADICIONALES PROYECTO DE RENOVACIÓN Esquema de Protecciones Protección Diferencial de Barras Distribuida, incluyendo módulos para las bahías de otros agentes Protección Diferencial de Barras Distribuida y Redundante para la SE Guavio 230kV Localización de Fallas Registrador de Fallas con Unidad Central con Algoritmo de Onda Viajera y Funcionalidad PMU Registrador de Fallas con Unidades Distribuidas para cada bahía Servicios Auxiliares Cargadores de Batería de Alta Frecuencia Bancos de Batería tipo Sellados (VLRA) Ubicación Nuevos IEDs Construcción de casetas de relés en cuatro subestaciones

3.7 AVANCES PROYECTO DE RENOVACIÓN Hitos

Protección de la SE San Mateo (7-sep-2014)

de la SE Tunal (16-nov-2014) Modernización de la

Guavio (7-jul-2015) Tablero de Nivel 0 SE Guavio

San Mateo Tableros de Control y Protección SE San

18 3.7 AVANCES PROYECTO DE RENOVACIÓN Hitos Concluidos Modernización del Sistema de Control y Protección de la SE San Mateo (7-sep-2014) Modernización del Sistema de Control y Protección de la SE Tunal (16-nov-2014) Modernización de la Bahía de Acople y dos Bahías de Línea de la SE Guavio (7-jul-2015) Tablero de Nivel 0 SE Guavio Tablero Diferencial de Barras y Controlador SE San Mateo Tableros de Control y Protección SE San Mateo Caseta de Relés SE Tunal Tableros de Control y Protección SE Guavio

19 3.8 PROXIMAS INTERVENCIONES SE Balsillas 230kV Segundo Semestre2017 SE Circo 230kV Primer semestre 2016 SE Guavio 230kV En Proceso SE La Guaca 230kV Primer Semestre 2016 SE Noroeste 230kV 2017 SE Paraíso 230kV Segundo Semestre 2016 SE San Mateo 230kV SE Tunal 230kV SE La Mesa 230kV Segundo Semestre 2016

20 4. CONCLUSIONES PROSPECTIVA DEL SIN

21 4. CONCLUSIONES Beneficios a nivel Económico Disminución de los costos asociados netamente a las actividades asociadas a las rutinas de mantenimiento Disminución de las actividades correctivas que se generan sobre los equipos producto del envejecimiento % Correctivos Actividades Correctivas Sobre Equipos del Sistema de Control y Protección Área Oriental 45% 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% Año Modernización sobre el sistema de teleprotecciones y modernización parcial del sistema de protecciones Modernización Sistema Control y Protección SE Tunal y San Mateo

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