INGENIERÍA ELÉCTRICA PROGRAMA DE ASIGNATURA ACTIVIDAD CURRICULAR: MONITOREO DE LA OPERACIÓN DE SISTEMAS ELECTRICOS Código: 950567 Año Académico: 2016 Área : COMPLEMENTARIAS Bloque: OTROS Nivel: 5. Tipo: Electiva Modalidad: Anual Carga Horaria total: Hs Reloj: 96 Hs. Cátedra: 128 Carga horaria semanal: Hs Reloj: 3 Hs. Cátedra: 4 Composición del equipo docente Profesores Titulares: Profesores Asociados: Profesores Adjuntos: Auxiliares JTP: Auxiliares ATP 1 : Auxiliares ATP 2 : Ing. Miguel Rechimuzzi FUNDAMENTACIÓN En los modernos sistemas de protección empleados en la generación, transporte y distribución de la energía eléctrica, se utilizan técnicas de automación y monitoreo en tiempo real con fines preventivos y predictivos. El solo conocimiento del espectro de relés digitales y protecciones estudiadas en la carrera de grado, no es suficiente para dominar dichas técnicas cuyo abordaje se ha constituido en una competencia adquirida por pocos profesionales. La presente materia pretende darle al fututo profesional la opción de incluir estas técnicas en su formación. OBJETIVO GENERAL Que el futuro profesional se familiarice con los sistemas automación y monitoreo de las Estaciones de Monitoreo digitales utilizadas actualmente en Centrales Eléctricas, Subestaciones e Instalaciones de MT/BT. 1 de 8
OBJETIVOS ESPECIFICOS Que el alumno logre conocer los distintos elementos que componen un sistema de monitoreo moderno. programar los mismos detectando las variables críticas a monitorear y las secuencias correctas de acciones preventivas y predictivas a realizar en el sistema a monitorear para optimizar la operación y mantenimiento de las instalaciones evitar las salidas de servicio innecesarias CONTENIDOS a) Contenidos mínimos a) Elementos constitutivos de un sistema Digital de monitorio b) Sensores de captación de datos eléctricos c) Sensores de Monitorio d) Sistemas de transmisión de datos e) Definición de puntos de control y monitoreo f) Señales I/O para control, monitoreo y protecciones de : I. Generadores II. Subestaciones de transformación III. Instalaciones de MT y BT b) Contenidos analíticos Unidad Temática 1: Introducción a la Operación y Despachos con sistemas Digitales y Pantallas.Comando, y Control de Protecciones. Protecciones, Mediciones, Registros, Señalización y Alarmas. Monitoreo a través del sistema SCADA, PLC, DAG, AM, entre otros. Unidad Temática 2: Sensores de captación de datos eléctricos: TI y TV,inductivos, capacitivos y ópticos en BT, MT y AT. Sensores de Monitoreo de: aislación, temperatura, presión, caudal, densidad, vibraciones, gases, arco eléctrico, humos en turbinas, generadores, transformadores, motores, reactores, capacitores, interruptores, celdas, tableros, CCM, drives, consumos eléctricos y servicios auxiliares. 2 de 8
Unidad Temática 3: Sistemas de transmisión de datos desde TI, TV y sensores, a tableros de equipos digitales: pilotos, coaxiales, transductores, fibras ópticas, onda portadora, wireless, módems entre otros. Protocolos de comunicación usuales. Unidad Temática 4: Definición de los puntos de control y monitoreo. Criterios según: la importancia de la instalación, listado de señales de entrada y salida (I/O), cantidad de pantallas a crearse, funciones que cumplirá cada pantalla e interfase Hombre-Máquina (IHM), trabajo conjunto proveedor (programador) - cliente (operador). Manuales de uso de las Pantallas, definiciones de los tableros y equipamiento digital de los mismos. Unidad Temática 5: Señales (I/O) para control, monitoreo y protecciones del grupo Motor a explosión-generador (potencia baja). Señales (I/O) para control, monitoreo y protecciones del grupo Turbina- Generador (potencia media y alta). Ejemplos de pantallas usadas, para los distintos controles de Máquina de Impulso, Generador y Auxiliares. Unidad Temática 6: Señales (I/O) para control, monitoreo y protecciones de Subestaciones de MT/BT y AT/MT, incluyendo oscilograma, protocolizador de eventos, diferenciales de máquinas, diferenciales de líneas, localizador de fallas, monitoreo de transformadores, reactores e Interruptores, PFI, Protección Barras, RTU (remote terminal unit), etc. Ejemplo de pantallas usadas, para los distintos controles de Transformadores e Interruptores y Auxiliares. Unidad Temática 7: Señales (I/O) para control, monitoreo y protecciones de Motores eléctricos de BT (potencia baja).señales (I/O) para control, monitoreo y protecciones de Motores Eléctricos de MT(potencia media y alta). Ejemplo de pantallas usadas, para los distintos controles del Motor y sus sistemas de arranque ó Drives. 3 de 8
DISTRIBUCIÓN DE CARGA HORARIA ENTRE ACTIVIDADES TEÓRICAS Y PRÁCTICAS Tipo de actividad Carga horaria total en hs. reloj Carga horaria total en hs. cátedra Teórica 48 64 Formación Práctica 48 64 Formación experimental 36 48 Resolución de problemas 0 0 Proyectos y diseño 12 16 Práctica supervisada 0 0 ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS a) Modalidades de enseñanza empleadas según tipo de actividad (teórica-práctica) Las Clases Teóricas se dictaran utilizando la bibliografía disponible sobre los temas del programa propuesto, existiendo bastantes libros sobre estos temas en Inglés, Francés y Alemán, también se usaran Papers editados por Ingenieros de las Empresas grandes de USA, Europa y Japón, donde ya tienen instalados estos sistemas de monitoreo para el manejo de las instalaciones Eléctricas de BT, MT, AT y EAT. Los Trabajos Prácticos se realizaran una primera parte explicando sistemas de Monitoreo que ya están en servicio, (algunos casos ya funcionando en el país) y en una segunda etapa se (luego de presentar y explicar a los Alumnos las características de los equipos disponibles por las distintas marcas existentes), se realizara un anteproyecto de Monitoreo completo para una Central Eléctrica, Subestación o Planta Industrial, previo acuerdo del docente de Practico con los alumnos, el cual formara grupos de trabajo de 4 / 5 Alumnos para cada anteproyecto de monitoreo a realizarse, de haber suficientes alumnos aparte de los tres nombrados se podrán agregar otros sistemas eléctricos para realizar anteproyectos de monitoreo. Se preveen además las siguientes actividades prácticas : Descripción de un Sistema digital ya implementado en Argentina para una central Eléctrica. Descripción de un Sistema digital ya implementado en Argentina para una Instalación Industrial 4 de 8
Anteproyecto de un sistema de control y monitoreo para una Central ó Subestación Presentación de equipos digitales disponibles de distintas marcas: SIEMENS, ABB, SCHNEIDER, ALSTOM Visita a una Planta de Proceso, con automatización y monitoreo del sistema eléctrico. Visita a despacho de cargas Bs As (SACME) o Rosario SIN (CAMMESA) b) Recursos didácticos para el desarrollo de las distintas actividades (guías, esquemas, lecturas previas, computadoras, software, otros) Libros, Papers, esquemas de Bloques de los diagramas de monitoreo disponibles, y Demos de las distintas marcas que fabrican e instalan monitoreo. EVALUACIÓN a) Modalidad (tipo, cantidad, instrumentos) 2 Exámenes Parciales con recuperatorios respectivos al terminar cada cuatrimestre para evaluar la parte teórica Ejecución completa y correcta de un Anteproyecto encomendado, con evaluación final a cada grupo al terminar el trabajo. b) Requisitos de regularidad - 80 % de asistencia a Clases Teóricas y Prácticas. - Aprobación de exámenes parciales de Teoría y Prácticos. c) Requisitos de aprobación Aprobación de Examen final Teórico-Práctico. ARTICULACIÓN HORIZONTAL Y VERTICAL CON OTRAS MATERIAS La articulación vertical se produce con la materia Instalaciones Eléctricas del 4ª nivel, en la que se desarrolla el tema protecciones industriales. La articulación horizontal se produce con la materia del 5º nivel Generación, Transmisión y Distribución de la Energía Eléctrica, en la que se desarrolla el tema protecciones en SSEE y generadores 5 de 8
CORRELATIVIDADES ACADEMICAS Actividad Curricular Nivel Condición Fundamentación Cursada para Instalaciones cursar/ 4to Eléctricas aprobada para aprobar tratados Máquinas térmicas Hidráulicas y de fluidos Control Automático Máquinas Eléctricas I 4to 4to 3ro Cursada para cursar/ aprobada para aprobar Cursada para cursar/ aprobada para aprobar Aprobada para cursar Siendo que el objetivo de la materia implica el monitoreo de Instalaciones de MT y BT, se requiere que estos contenidos ya hayan sido Los sistemas de generación a monitorear, transforman en energía eléctrica otros tipos de energía, por lo que se requiere conocer las variables intervinientes en esta transformación. La materia aporta una visión amplia del tipo de variables y las relaciones entre ellas, que intervienen en un proceso de control. Por ser la materia integradora del tercer nivel, y siendo que el monitoreo de sistemas implica el conocimiento de las variables del sistema, se considera que la aprobación de la misma asegura este requerimiento 6 de 8
CRONOGRAMA ESTIMADO DE CLASES Semana Tema Tipo de Actividad Teórica Formación Práctica 1 Introducción al curso + Reglamento 2 Explicación de Trabajos Prácticos 3 Unidad Temática 1 4 Unidad Temática 1 - Explicaciones monitoreos existentes 5 Unidad Temática 1 6 Unidad Temática 1 - Explicaciones monitoreos para centrales 7 Unidad Temática 2 8 Unidad Temática 2 - Explicaciones monitoreos para subestaciones 9 Unidad Temática 3 10 Unidad Temática 3 - Explicaciones monitoreos plantas industriales 11 Unidad Temática 3 12 Unidad Temática 3 - Explicaciones para realizar Anteproyecto 13 Examen Parcial N 1 - - 14 Unidad Temática 4 15 Unidad Temática 4 - Explicaciones Equipos monitoreo existentes, marca A 16 Unidad Temática 5 17 Unidad Temática 5 - Explicaciones Equipos monitoreo existentes, marca B 18 Unidad Temática 5 19 Unidad Temática 5 - Explicaciones Equipos monitoreo existentes, marca C 20 Unidad Temática 6 21 Unidad Temática 6 - Explicaciones Equipos monitoreo existentes, marca D 22 Unidad Temática 6 23 Anteproyecto - Diagrama de Bloques 24 Unidad Temática 7 25 Anteproyecto - Puntos de Monitoreo / Sensores 26 Unidad Temática 7 27 Anteproyecto - Pantallas para el usuario 28 Unidad Temática 8 29 Anteproyecto - Teclados e Interface IHM con Operador 30 Revisiones 31 Examen Parcial N 2 - - 32 Examen Presentación del Trabajo Práctico del Grupo - - 7 de 8
BIBLIOGRAFÍA OBLIGATORIA Protection Techniques in Electrical Energy Systems - Helmut Ungrad, Willibald Winkler BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA Protection Techniques in Electrical Energy Systems - Helmut Ungrad, Willibald Winkler Textos básico: The Art and Science of Protective Relaying. - C. Russel Mason. Protecciones Eléctricas.- E. Montané Sistemas de protección de Grandes Redes Electricas - M.V. Gonzalez Sabato - CIGRE Andrzej Wiszniewski ; translated by Peter G. Harrison. Centrales y Redes Eléctricas. - Buchhold-Happoldt. Switchgear Principles. - Cleaver Hume Press Ltd. Power Circuit Breaker Theory and Design. - Peter Peregrinus Ltd. Current Interruption in High Voltage Networks. - Plenum Press. Advances in High Voltage insulation and Arc interruption in SF6 and Vacuum. - Pergamon Press Protective Relays, their Theory and Practice. - Warrington, A. R. van C. Applied Protective Relaying. - Westinghouse Electric Corporation. Protective Relaying. - N. Chernobrovov. Protecciones de Sistemas Eléctricos - Brand Moncada. Folletos de Brown Bovery, ASEA, General Electric, Westinghouse, etc. 8 de 8