Informe DO Representación del Comportamiento Dinámico de las … · 2015-07-28 · incluyendo, a modo de ejemplo, parte del detalle de los informes de homologación de algunas instalaciones

Nombre de Documento - Fecha 1

Informe DO

Representación del Comportamiento Dinámico de las Instalaciones del SIC

(Artículo 10-14 NTSyCS)

Julio 2015


DEPARTAMENTO DE ESTUDIOS DE SISTEMAS ELÉCTRICOS – DIRECCIÓN DE OPERACIÓN – JULIO 2015 2

CDEC SIC

Centro de Despacho Económico de Carga del Sistema Interconectado Central

Teatinos N°280 – Piso 11

Teléfono: (56 2) 2424 6300

Fax: (56 2) 2424 6301

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www.cdecsic.cl

Representación del Comportamiento Dinámico de las Instalaciones del SIC

Informe presentado por la DO del CDEC SIC:

Rev Fecha Comentario Realizó Revisó / Aprobó

1 22-07-2015 Informe DO Benjamín Mac-Clure José M Castellanos

2

http://www.cdecsic.cl/



INDICE

1. RESUMEN .............................................................................................................................. 4

1.1 Tipos de Modelos de la Base de Datos del SIC en PF ................................................................. 4

1.2 Estado de Homologación de las instalaciones del SIC................................................................. 5

1.3 Comportamiento dinámico del SIC ............................................................................................ 6

2. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS ............................................................................................ 10

3. ANTECEDENTES NORMATIVOS ........................................................................................... 11

3.1 Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio (NTSyCS) ................................................... 11

4. ESTADO ACTUAL MODELACIÓN DINÁMICA DEL SIC .......................................................... 12

4.1 Modelos de las instalaciones .................................................................................................. 12

4.1.1 Modelos Homologados .......................................................................................................... 12

4.1.2 Modelos de fabricantes ......................................................................................................... 12

4.1.3 Modelos supuestos ................................................................................................................ 12

4.2 Estado de Homologación de las instalaciones del SIC............................................................... 13

4.3 Instalaciones con Modelos Homologados ................................................................................ 15

4.3.1 Modelos de representación dinámica ................................................................................... 19

4.4 Estudio de Representación Dinámica de las Instalaciones ........................................................ 58

5. COMPORTAMIENTO DINÁMICO DEL SIC ............................................................................ 59

5.1 Rechazo de Carga de unidad 1 central Ralco ........................................................................... 59

5.2 Apertura del circuito 1 de la línea Diego de Almagro Paposo 220 kV, ........................................ 62

5.3 Pruebas del estudio de modelación de la carga del SIC ............................................................ 65

5.3.1 Conexión de condensadores en S/E Diego de Almagro ........................................................ 65

5.3.2 Conexión de condensadores en S/E Itahue ........................................................................... 70

6. CONCLUSIONES ................................................................................................................... 74



1. Resumen

El Art. 10-14 de La Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio (NT) establece que la Dirección de Operación (DO) deberá realizar un Estudio que verifique mediante ensayos en terreno la representación dinámica de las componentes indicadas en el Art. 6-22 de la NT. Además establece que la DO deberá elaborar un Informe en el cual demuestre que la representación dinámica en la herramienta de simulación de las componentes indicadas en el Artículo 6-22 de la NT es la adecuada para los fines señalados en dicho artículo, y en caso de que existan modelos no representativos, deberán .realizarse los ensayos y/o verificación en terreno que permita obtener un modelo adecuado.

Al respecto, esta DO realizó una recopilación de información y evaluación de los modelos de las instalaciones del SIC, en cuanto a su estado de homologación, y que son utilizados en la base de datos del programa de simulación Power Factory de DIgSILENT (PF).

A su vez, con el fin de llevar a cabo la verificación y desarrollo de modelos de representación dinámica de las instalaciones, mediante la realización de ensayos en terreno, el CDEC SIC y el CDEC SING licitaron el Estudio de representación dinámica de las instalaciones de acuerdo a lo establecido en los artículos 10-14 y 6-22 de la NT, en adelante Estudio de Representación Dinámica.

Dicho Estudio de Representación Dinámica, actualmente en desarrollo, y que contempla dos fases de ensayos a partir de julio del 2015 y hasta junio del 2016. En este Estudio se considera a aquellas instalaciones del SIC cuyas componentes no cuentan con modelos homologados, según la evaluación del estado de homologación realizada inicialmente.

En el presente informe se resume el estado de homologación de los modelos de las instalaciones del SIC, incluyendo, a modo de ejemplo, parte del detalle de los informes de homologación de algunas instalaciones del sistema. Además, se presenta un análisis comparativo del comportamiento dinámico simulado del SIC respecto del comportamiento real de diversas variables eléctricas del sistema para perturbaciones específicas efectuadas en años anteriores.

1.1 Tipos de Modelos de la Base de Datos del SIC en PF

Los modelos de la base de datos (en PF) del SIC se pueden clasificar en tres tipos: modelos homologados, modelos entregados por fabricantes y modelos supuestos.

Los modelos homologados son aquellos cuya respuesta dinámica se comporta de la misma forma que el componente real, según los registros obtenidos de los ensayos de campo, y se dispone del informe de homologación correspondiente que valida aquel modelo.

Por otra parte, los modelos de fabricantes son modelos que presentan características y parámetros de diseño genérico para esos componentes de la instalación, por lo que pueden no considerar algunos aspectos particulares del componente real y sus parámetros de control se ajustan de forma genérica, usualmente sin realizar un ajuste según la ubicación específica del proyecto.



Los modelos supuestos son aquellos basados en información disponible de modelos, homologados o de fabricante, de otras instalaciones con características similares. Los parámetros de estos modelos son ajustados para un desempeño dinámico aceptable según la normativa técnica vigente.

1.2 Estado de Homologación de las instalaciones del SIC.

De acuerdo con lo definido para los modelos homologados, en las siguientes tablas se resume el actual estado de homologación de las instalaciones en el SIC. En la Tabla 1, Tabla 2 y la Tabla 3 se muestran el estado de homologación de los generadores síncronos, parques eólicos y fotovoltaicos, y equipos de compensación de reactivos, respectivamente. Los informes de homologación de las correspondientes instalaciones están disponibles en el sitio web del CDEC SIC1.

Tabla 1 Estado de homologación de los modelos de generadores síncronos (según potencia instalada)

Potencia Instalada [MW] 15.371

Potencia Instalada con modelo dinámico en PF [MW] 1

11.885 (77%)

Potencia Instalada con parámetros del generador homolog. [MW] 1 11.279 (73%)

Potencia Instalada con Regulador de Tensión Homolog. [MW] 1 11.257 (73%)

Potencia Instalada con Estabilizador de Potencia (PSS) Homolog. [MW] 2 6.553 (54%)

Potencia Instalada con Regulador de Velocidad Homolog. [MW] 1,3

9.047 (59%)

1. Porcentaje con respecto a la potencia instalada (primera fila de la tabla)

2. Porcentaje con respecto a la potencia instalada de las unidades que tienen más de 50 MW o que la DO les requirió incorporar PSS.

3. Los fabricantes de turbinas a vapor (carbón, ciclo combinado y co-generación) generalmente no incluyen un lazo de control potencia / frecuencia, por lo que no es necesario homologar el regulador.

Tabla 2 Estado de homologación parques eólicos y fotovoltaicos (según número de parques)

Parque / Tecnología Estado Cantidad de instalaciones

Eólico

Modelo Homologado

1

Modelo Dinámico en base datos SIC PF 9

Total Instalaciones 16

Fotovoltaico

Modelo Homologado 0



1 Los informes de homologación se encuentran disponibles en el sitio web del CDEC SIC (www.cdecsic.cl), en la

sección “Informes y Documentos”, acceso directo “Informes”, ficha “Representación Dinámica del SIC (Art. 10-14 de la NTSyCS”, tabla de documentos “2015”.



Tabla 3 Estado de homologación equipos de compensación reactiva (por instalación)

Compensación de Reactivos

Compensador Estado

CER Cardones Modelado en Base de Datos PF con información del Fabricante

CER Maitencillo Homologado

CER N°1 Pan de Azúcar Homologado


CER Polpaico Modelado en Base de Datos PF con información del Fabricante

CER Puerto Montt Homologado

SVC plus Diego de Almagro Modelado en Base de Datos PF con información del Fabricante

STATCOM Cerro Navia Modelado en Base de Datos PF con información del Fabricante

En las tablas anteriores se puede observar que en las máquinas síncronas tanto los parámetros del generador como el modelo del regulador de tensión se encuentran homologados en más del 70% del total de la potencia instalada. El estado de homologación de estabilizadores de potencia (PSS) es mayor al 50%, con respecto a la potencia instalada de unidades mayores a 50 MW y además a las unidades que la DO les requirió la habilitación de PSS. El regulador de velocidad presenta un estado de homologación menor, ya que generalmente las turbinas a vapor no disponen del el lazo de control potencia / frecuencia.

Los modelos dinámicos asociados a los parques eólicos y fotovoltaicos entregados por las empresas en la etapa de conexión, en general no están homologados y presentan un grado de detalle utilizado en el diseño de las instalaciones, sin embargo son poco adecuados para estudios sistémicos por lo que es necesario desarrollar modelos simplificados y apropiados para la simulación de comportamiento dinámico del sistema en su conjunto. De la totalidad de parques eólicos y fotovoltaicos, sólo uno de ellos se encuentra homologado2.

Por otra parte, cuatro de los equipos de compensación de reactivos poseen modelos homologados, y los otros cuatro restantes presentan una modelación detallada usando información proporcionada por los fabricantes.

1.3 Comportamiento dinámico del SIC

Este informe presenta el comportamiento real del SIC, obtenido mediante registros de campo, y la comparación de él con la respuesta simulada mediante el software PF de DIgSILENT. Para ello se compara la evolución dinámica de diversas variables del sistema al llevar a cabo algunas perturbaciones.

Las pruebas de perturbaciones realizadas, son:

2 Durante el desarrollo de este estudio algunas instalaciones fueron homologadas, y además, ingresaron nuevas

instalaciones a explotación comercial. Los modelos de dichas instalaciones serán incluidos en futuras actualizaciones de este informe.



- Rechazo de Carga de Ralco U1. - Apertura de un circuito de la línea Diego de Almagro Paposo 220 kV. - Conexión de condensadores en S/E Diego de Almagro y S/E Itahue.

Las siguientes figuras muestran la evolución de la frecuencia, tensión, potencia activa y potencia reactiva cuando el sistema se ve afectado por las perturbaciones recién mencionadas:

Figura 1 Comparación registros con simulación en La Candelaria – Rechazo de Carga de Ralco U1

Figura 2 Registros oscilográficos y simulación del generador Taltal U1 Apertura del circuito Diego de Almagro – Paposo 220 kV

-0,3

-0,25

-0,2

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0 5 10 15 20

De

svia

ció

n F

recu

en

cia

[Hz]

Tiempo [s]

Candelaria Registos

Candelaria Simulación

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

1.05

1.04

1.03

1.02

1.01

1.00

Generador Taltal 1: Voltage, Magnitude in p.u.

taltal1: Measurement value 1 in p.u.

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

120.00

115.00

110.00

105.00

100.00

95.00

Generador Taltal 1: Total Active Pow er in MW

taltal1: Measurement value 4

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

8.00

6.00

4.00

2.00

0.00

-2.00

-4.00

Generador Taltal 1: Total Reactive Pow er in Mvar


Consolidación de la Base de Datos del SIC taltal1

Estudio para Ajuste de Estabilizadores Ensayos del 18-11-08

Date: 2/20/2009

Annex: /12

DIg

SIL

EN

T



De los gráficos presentados en la figuras 1 y 2 se puede observar que las respuestas simuladas (rojo), tienen un comportamiento similar a los registros de campo (azul).

Figura 3 Demanda Transformadores AT3 y ATR4 Diego de Almagro 220 kV

En los gráficos de la figura 3, se muestra que la respuesta simulada (rojo) se comporta de manera similar a los registros de campo (verde).

Al respecto, a partir del análisis comparativo entre la respuesta simulada y los registros obtenidos en campo es posible concluir que el comportamiento dinámico de las variables eléctricas de ambos sigue la misma tendencia. Por otra parte, en general, las respuestas simuladas que muestran desviaciones respecto de los registros reales representan una condición más desfavorable del comportamiento eléctrico del fenómeno estudiado, por lo que determinan un análisis más conservador.

Conforme con lo anterior la base de datos en PF del SIC resulta adecuada para la representación de la respuesta dinámica simulada del sistema en su conjunto.



Sin perjuicio de lo anterior, para mejorar la modelación dinámica de la base de datos PF del CDEC SIC, se está llevando a cabo el Estudio de representación dinámica de las instalaciones con el objeto de desarrollar modelos homologados.



2. Introducción y Objetivos

El presente informe se refiere a lo establecido en el Artículo 10-14, en el cual se indica que la DO debe realizar un Estudio que verifique que la representación dinámica de las instalaciones en la herramienta de simulación sea la adecuada.

Al respecto, este informe tiene como objetivo mostrar que la representación de la dinámica de los componentes de las instalaciones es la adecuada para la modelación de las instalaciones del Sistema Interconectado Central. Desde esa perspectiva, se establece que para que un modelo de una instalación sea adecuado éste deberá responder de forma similar a la instalación real, y además tendrá que ser desarrollado con el objetivo de realizar simulaciones desde un punto de vista sistémico. Este último punto hace referencia a que modelos muy detallados, a pesar de ser muy precisos, requieren tiempos de simulación elevados, por lo tanto resultan de poca utilidad para un análisis sistémico. Es por ello que en los modelos utilizados debe haber un compromiso entre el nivel de detalle de la modelación, la estabilidad numérica, el rango de validez del modelo y el tiempo requerido para realizar las simulaciones.

En este informe se mostrará el estado de homologación actual de los modelos dinámicos del SIC, es decir, cuales instalaciones poseen modelos que han sido desarrollados a partir de los registros obtenidos de ensayos en terreno. Las instalaciones serán agrupadas en unidades de generación síncrona, parques eólicos y fotovoltaicos, y equipos de compensación de forma de entregar la información disponible por tipo de tecnología presentes en el SIC. A dichas agrupaciones se les detallará la homologación de sus componentes.

Por otra parte, se expondrán los objetivos y las etapas del “Estudio de Representación Dinámica de las Instalaciones de acuerdo a lo establecido en los artículos 10-14 y 6-22 de la NTSyCS” que pretende completar y mejorar la modelación para la representación del comportamiento dinámico de las instalaciones del SIC. Dicho Estudio se está llevando a cabo por la DO, y comprende la realización de ensayos en instalaciones que son relevantes para la operación del sistema, y el desarrollo e implementación de los correspondientes modelos homologados en la Base de Datos del SIC en la herramienta de simulación PF de DIgSILENT.

Finalmente, en este informe se presenta un análisis comparativo del comportamiento real del sistema respecto de la respuesta simulada en PF.



3. Antecedentes Normativos

3.1 Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio (NTSyCS)

A continuación se detallan los artículos de la norma técnica relacionados con este proyecto.

Artículo 10-14

«Para cumplir lo indicado en el Artículo 6-22, la DO deberá realizar un Estudio que verifique mediante ensayos en terreno la representación dinámica de las componentes indicadas en dicho artículo para las instalaciones del SI.

La DO deberá realizar un Informe en el cual demuestre que la representación dinámica de en la herramienta de simulación de las componentes indicadas en el Artículo 6-22 es la adecuada para los fines señalados en dicho artículo. En caso que existan modelos no representativos, deberán realizarse los ensayos y/o verificación en terreno que permitan obtener modelo adecuado. Este informe deberá ser enviado a la SEC en un plazo no mayor a un año luego de la entrada en vigencia de la presente norma.

Toda componente que ingrese al sistema deberá contar con los ensayos respectivos que respalden su representación dinámica antes de su operación comercial»

Artículo 6-22

«Las herramientas de simulación deberán ser capaces de representar en forma adecuada la respuesta transitoria y dinámica del SI, en un ancho de banda suficiente para representar todos los fenómenos dinámicos que pueden ocurrir. Además deberán disponer de representación detallada de los sistemas de control de unidades generadoras y del ST, así como de las protecciones eléctricas, relés de protección especiales, y fuentes de inyección de armónicas.

Adicionalmente, las herramientas de simulación deberán incluir la representación dinámica de al menos los siguientes componentes:

a) Unidades generadoras, motores y compensadores sincrónicos, y motores asincrónicos. b) Sistemas de excitación y Controladores de Tensión. c) Limitadores de los sistemas de excitación. d) Equipos PSS. e) Máquinas motrices y Controladores de Carga/Velocidad. f) Protecciones de sobrefrecuencia y subfrecuencia de unidades generadoras. g) EDAC, EDAG, ERAG y Sistemas de Protección Multiárea. h) Compensadores de potencia reactiva controlables. i) Dispositivos de control del ST basados en tecnología FACTS, HVDC, Equipos de Compensación de

Energía Activa y Reactiva, entre otras. »



4. Estado Actual Modelación Dinámica del SIC

El CDEC SIC ha mantenido a través del tiempo la base de datos del sistema actualizada y con una adecuada modelación del sistema. Entre los distintos proyectos que se han realizado con el fin de mejorar representación dinámica de sus instalaciones, cabe mencionar el proyecto de homologación del año 2005, el estudio de la modelación de las cargas del año 2011 y los estudios de sintonización de PSS.

Cabe señalar que en la respuesta del comportamiento dinámico del sistema es relevante la modelación de las cargas, por lo que es necesaria una adecuada representación de éstas, acorde con sus características. Es por ello que en el modelo de PF del SIC contempla cargas tipo para representar consumos tanto residenciales como industriales y mixtos.

Los modelos dinámicos de los componentes de las instalaciones, sean estas unidades de generación síncrona, equipos de compensación reactiva, y parques eólicos y fotovoltaicos, resultan fundamentales, ya que son ellos los que modifican la evolución dinámica del sistema. A continuación se detallarán diferentes aspectos de los modelos de las instalaciones.

4.1 Modelos de las instalaciones

Los modelos dinámicos de los distintos componentes de las instalaciones se pueden clasificar de la siguiente forma: modelos homologados, modelos entregados por fabricantes y modelos supuestos.

4.1.1 Modelos Homologados

Los modelos homologados son aquellos cuya respuesta dinámica se comporta de la misma forma que los registros obtenidos a partir de ensayos de campo, y además se dispone de un informe de homologación que permite validar aquel modelo. Estos modelos representan de mejor forma la evolución dinámica de las componentes de las instalaciones, debido a que basan su modelación y el ajuste de los parámetros del control en los registros obtenidos a partir de ensayos en campo de las instalaciones, es decir, en la evolución dinámica de la respuesta real de la correspondiente instalación.

4.1.2 Modelos de fabricantes

Los modelos de fabricantes son modelos que fueron desarrollados durante la etapa de diseño de la instalación, por lo que usualmente son modelos que tienen un alto grado de detalle, y que además encuentran pre-sintonizados de fábrica para condiciones estándar, es decir, no poseen los ajustes del control de la instalación real.

4.1.3 Modelos supuestos

Se utiliza un modelo supuesto para modelar una instalación que posee características similares a modelos de instalaciones presentes en la base de datos del SIC, estándares (IEEE, IEC, etc) o de otra fuente de información (otra base de datos). Tanto los modelos supuestos, como los modelos de fabricantes, permiten una buena aproximación de la evolución dinámica de los componentes de las instalaciones, pero ambos no poseen los ajustes exactos utilizados por la instalación a modelar, y además carecen de ensayos en terreno que permitan evaluar el comportamiento real del modelo.



4.2 Estado de Homologación de las instalaciones del SIC

A continuación se presenta el estado de homologación de las instalaciones del SIC, donde se indica cuáles son las unidades generadoras, equipos de compensación y parques eólicos y fotovoltaicos que poseen modelos homologados de sus componentes.

Las siguientes tablas muestran el estado de homologación de las instalaciones. En la Tabla 4 se resume el estado de homologación de las unidades de generación síncrona, donde se destaca que tanto los parámetros del generador como el regulador de tensión se encuentran homologados a más del 70% del total de la potencia instalada. El estado de homologación de estabilizadores de potencia (PSS) es mayor al 50%, con respecto a la potencia instalada de unidades mayores a 50 MW y además a las unidades que la DO les requirió la incorporación de PSS. El estado de homologación de los reguladores de velocidad es menor, ya que la mayoría de las turbinas de vapor (carbón, ciclo combinado y co-generación) no incluyen un lazo de control potencia / frecuencia y de esta manera se considera que ellas entregan potencia activa constante en las simulaciones, independiente de la frecuencia del sistema.

Tabla 4 Estado de homologación de los modelos de generadores síncronos (según potencia instalada)

Potencia Instalada [MW] 15.371

Potencia Instalada con modelo dinámico en PF [MW] 1

11.885 (77%)

Potencia Instalada con parámetros del generador homolog. [MW] 1 11.279 (73%)

Potencia Instalada con Regulador de Tensión Homolog. [MW] 1 11.257 (73%)

Potencia Instalada con Estabilizador de Potencia (PSS) Homolog. [MW] 2 6.553 (54%)

Potencia Instalada con Regulador de Velocidad Homolog. [MW] 1,3

9.047 (59%)

1. Porcentaje con respecto a la potencia instalada (primera fila de la tabla)

2. Porcentaje con respecto a la potencia instalada de las unidades que tienen más de 50 MW o que la DO les requirió incorporar PSS.

3. Los fabricantes de turbinas a vapor (carbón, ciclo combinado y co-generación) generalmente no incluyen un lazo de control potencia / frecuencia, por lo que no es necesario homologar el regulador.

En los últimos años se han incorporado una gran cantidad de parques eólicos y fotovoltaicos al SIC, lo que supone una dificultad a la hora de la modelación sistémica de ellos, puesto que los modelos genéricos entregados por los fabricantes de turbinas eólicas poseen un nivel de detalle con propósito de diseño y por lo tanto, en general, son poco adecuados para realizar simulaciones dinámicas en estudios sistémicos.

En la Tabla 5 se resume el estado de homologación de los parques eólicos y fotovoltaicos, donde se indica si se dispone de modelos homologados, y se encuentran implementados en la base de datos de PF de del SIC. En la actualidad los parques eólicos y fotovoltaicos que poseen modelos homologados suman una capacidad instalada de100 MW, de un total de aproximadamente 1100 MW.

El parque eólico Taltal dispone de un modelo homologado, simplificando su red de 33 aerogeneradores a un solo modelo agregado que se comporta de forma equivalente al modelo detallado. Este modelo equivalente permite realizar estudios sistémicos de manera apropiada, puesto que reduce los tiempos de simulación de forma significativa sin perder exactitud en la evolución dinámica del sistema en su conjunto.



El parque eólico Cuel posee una reducción desde el modelo de detalle a un modelo equivalente similar al del parque eólico Taltal, pero utiliza como base de comparación el modelo detallado de diseño, sin haberse llevado a cabo ensayos de campo para validar la modelación. Este modelo es apropiado para simulaciones sistémicas.

Por otra parte, el parque eólico Ucuquer posee una modelación en la herramienta de simulación PF, útil para simulaciones sistémicas, pero carece de ensayos en terreno que verifiquen si el modelo utilizado es representativo. De la misma forma que Ucuquer, el parque fotovoltaico San Andrés y el parque fotovoltaico Diego de Almagro proporcionaron una modelación en PF sin homologar, y además, éstas presentan una modelación muy detallada usada para fines de diseño de las instalaciones, pero poco adecuada para estudios sistémicos.

Tabla 5 Estado de homologación parques eólicos y fotovoltaicos (según número de parques)

Parque / Tecnología Estado Cantidad de instalaciones

Eólico

Modelo Homologado 1



Fotovoltaico

Modelo Homologado 0



Los equipos de compensación de reactivos consideran las siguientes instalaciones:

Condensadores Síncronos

CER/STATCOM/SVC+

La Tabla 6 resume el actual estado de homologación de los equipos de compensación de reactivos, donde existen modelos homologados; modelos sólo con información del fabricante, es decir, sin mediar ensayos de campo. Los CER de Maitencillo, Pan de Azúcar (unidades 1 y 2) y Puerto Montt poseen modelos homologados.

Tabla 6 Estado de homologación equipos de compensación reactiva (por instalación)


Compensador Estado

CER Cardones Modelado en Base de Datos PF del CDEC SIC con información del Fabricante

CER Maitencillo Homologado



CER Polpaico Modelado en Base de Datos PF del CDEC SIC con información del Fabricante

CER Puerto Montt Homologado

SVC plus Diego de Almagro Modelado en Base de Datos PF del CDEC SIC con información del Fabricante




Compensador Estado

STATCOM Cerro Navia Modelado en Base de Datos PF del CDEC SIC con información del Fabricante

4.3 Instalaciones con Modelos Homologados

Se consideran instalaciones con modelos homologados a aquellas cuyo informe de homologación permite verificar que el modelo representa de forma adecuada el comportamiento dinámico de la instalación, es decir, la respuesta simulada del modelo se comporta de manera similar a la respuesta registrada en los ensayos de campo. Las siguientes tablas indican la homologación realizada a los distintos componentes de las unidades generadoras síncrona, así como a los parques eólicos y fotovoltaicos, y equipos de compensación. En conjunto con este informe se entregan los informes de homologación disponibles de las instalaciones del CDEC SIC3.

Tabla 7 Detalle componentes homologados Modelos dinámicos de generadores síncronos

Datos instalación Componentes homologados

Nombre Empresa Potencia Efectiva [MW]

Parámetros Generador

Regulación de Tensión

PSS Regulación Velocidad

Santa María Colbún 397,8

Ralco U1-U2 Endesa 381,9

Bocamina 2 Endesa 364,8 -

Nueva Ventanas AES Gener 330,0

Pehuenche U1-U2 Pehuenche 275,5 -

Campiche AES Gener 260,0 -

San Isidro II TG Endesa 259,3

Nueva Renca TG AES Gener 258,5

Nehuenco 2 (TG) Colbún 255,0 -

Colbún U1 Colbún 250,0

Colbún U2 Colbún 250,0

San Isidro 1 (TG) Endesa 241,1 -

Nehuenco-1(TG) Colbún 232,0

Pangue U1-U2 Endesa 228,0 -

Ventanas 2 AES Gener 218,5 -

Nueva Renca (TV) AES Gener 213,5 - -

3 Esta información también se encuentra disponible en el sitio web del CDEC SIC.








Candelaria U1 Colbún 160,0

Candelaria U2 Colbún 160,0

Antuco-1 Endesa 152,0 -

Angostura U2 Colbún 150,5


Guacolda-1 AES Gener 150,0




Nehuenco I (TV) Colbún 148,8 -

Quintero TG1A Endesa 144,9

Quintero TG1B Endesa 144,9

Taltal-2 Endesa 140,3

Los Vientos AES Gener 140,3

Nehuenco 2 (TV) Colbún 139,4 -

San Isidro II TV Endesa 138,6 -

San Isidro 1 (TV) Endesa 138,1 - -

Taltal-1 Endesa 132,0

Bocamina Endesa 125,0 - -

Santa Fe Energía CMPC Celulosa 122,5 -

Ventanas -1 AES Gener 115,0 -

Los Pinos Colbún 111,0

Nehuenco-3 Colbún 100,0 -

El Toro U1-U4 Endesa 99,8 -

Curillinque Pehuenche 85,5 -

Rucue-1 Colbún 85,0 - -

Rucue-2 Colbún 85,0 - -

Alfalfal-1 AES Gener 80,8 -

Alfalfal-2 AES Gener 80,8 -

Rapel U1-U5 Endesa 72,2 -

Canutillar-1 Colbún 66,5

Canutillar-2 Colbún 66,5

Valdivia Celulosa Arauco y

61,0 -








Constitución S.A.

Laja-4 AES Gener 59,2 -

Coronel SAGESA 56,0 - -

Hornitos Colbún 53,8 -

Machicura U1 Colbún 53,2 -

Machicura U2 Colbún 53,2 -

Antilhue Colbún 50,8 - Aconcagua U1

(Blanco) Colbún 50,4 -


Santa Fé-3 CMPC Celulosa 49,0 - -

Santa Fé-2 CMPC Celulosa 49,0 - -

Viñales Aserraderos

Arauco 40,8 -

Planta Pacífico-2 CMPC Celulosa 40,0 - -

Loma Alta Pehuenche 38,0 -


Peuchen U1-U2 Dei Duqueco

SPA 37,4 - -

Isla-1 Endesa 34,0 -

Isla-2 Endesa 34,0 -

San Ignacio Colbún 33,3 -

Cipreses U1-U3 Endesa 29,5 - Aconcagua U2

(Juncal) Colbún 27,0 -

Sauzal U1-U3 Endesa 25,6 -

Horcones Arauco 25,0

Mampil U1-U2 Dei Duqueco

SPA 24,7 - -

Santa Fé 1 CMPC Celulosa 24,0 - -

San Andres-1 Hidroeléctrica

San Andrés 20,7 -

San Andres-2 Hidroeléctrica

San Andrés 20,7 -


Queltehues U1-U3 AES Gener 12,0 - -

Los Quilos-1 Colbún 11,7

Los Quilos-2 Colbún 11,7








Licán U2 E.E. Licán 9,1 -

Licán U1 E.E. Licán 9,1 -

Energía Bio Bio Papelera Bio

Bio 7,5 - -

Chacabuquito-1 Colbún 7,2 - -




Tabla 8 Detalle equipos de compensación de reactivos con modelos dinámicos homologados

Nombre Compensador Empresa

propietaria

Banda de regulación de Reactivos Régimen

permanente Modelo

Dinámico en PF(BD

CDECSIC) Límite

mínimo (capacitivo)

Límite máximo

(inductivo)

CER Puerto Montt

Transelec

-70 40 Sí

CER Maitencillo -24 28 Sí

CER N°1 Pan de Azúcar -24 28 Sí

CER N°2 Pan de Azúcar -24 28 Sí

Tabla 9 Detalle parque eólico con modelos dinámicos homologados

Central Nombre

Empresa Potencia Instalada

[MW] Posee modelo Homologado?

Modelo Dinámico en

BD PF?

PE Tal Tal Parque eólico

Tal Tal S.A. 101 Sí Sí



4.3.1 Modelos de representación dinámica

En esta sección se presentan algunos ejemplos de modelos de representación dinámica de instalaciones tipo, de acuerdo con los correspondientes informes de homologación, comparando la respuesta del mismo con los respectivos registros de ensayos de campo .Se consideraron los siguientes tipos: central hidráulica, central térmica a gas, central térmica a carbón, central de ciclo combinado, equipo de compensación de reactivos y parque eólico4.

4.3.1.1 Central hidráulica: Canutillar U1

A continuación se presentan los diagramas de bloques de la instalación:

Figura 4 Diagrama de Bloques AVR

4 A la fecha no se dispone de un modelo homologado de un parque fotovoltaico.



Figura 5 Diagrama de Bloques limitador de sub excitación



Figura 6 Diagrama de Bloques limitador de máxima excitación



Figura 7 Diagrama de Bloques regulador de velocidad



Figura 8 Diagrama de Bloques Turbina



Las siguientes figuras presentan los resultados de las simulaciones del modelo homologado y los registros de los ensayos de campo. Los distintos ensayos permiten verificar que con los ajustes utilizados se representa de forma adecuada la evolución dinámica de la instalación. La curva verde muestra la respuesta registrada del componente real, mientras que en azul se entrega la respuesta simulada del modelo. Las variables graficadas son las siguientes:

PELEC: Potencia activa POS: Posición de la válvula FVC: Frecuencia vista por el control EFD: Voltaje de campo IFD: Corriente de campo QELEC: Potencia reactiva ETERM: Voltaje en bornes de la máquina

Figura 9 Ensayo en vacío (sin carga) AVR, escalón de tensión

Figura 10 Ensayo con carga AVR, escalón de tensión



Figura 11 Ensayo al limitador de subexcitación, escalón de -6%, con carga



Figura 12 Ensayo al limitador de sobreexcitación, escalón del 5%, con carga

Figura 13 Ensayo a la Turbina (sin control potencia / frecuencia)



Figura 14 Ensayos del GOV y turbina frente a variaciones de frecuencia medidas por el control (despacho a baja carga)



4.3.1.2 Central térmica a gas: Nehuenco 3

A continuación se presentan los diagramas de bloques de los componentes de la instalación, el cual está compuesto del regulador de tensión y el de velocidad. El regulador de velocidad posee tres mecanismos de control, control de velocidad (FSRN), de temperatura (FSRT), y de aceleración (FSRACC). El lazo de velocidad es el que normalmente opera, pero puede ser limitado por el control de temperatura o el control de aceleración: cuando se desea mantener la temperatura de operación dentro de los valores permitidos, o cuando se desea limitar la aceleración de la unidad tras la apertura del interruptor del generador, respectivamente.




Figura 16 Diagrama de Bloques limitador de sobrexcitación

Figura 17 Diagrama de Bloques del Limitador de subexcitación




Figura 19 Diagrama Bloques Turbina



Figura 20 Diagrama Bloques del lazo de velocidad

Figura 21 Diagrama de Bloques TRACKING



Figura 22 Diagrama de Bloques del lazo de temperatura

Figura 23 Diagrama de Bloques del lazo de aceleración

Las siguientes figuras presentan los resultados de las simulaciones del modelo homologado y los registros de los ensayos de campo. Los distintos ensayos permiten verificar que con los ajustes utilizados se representa de forma adecuada la evolución dinámica de la instalación. La curva verde muestra la señal medida, mientras que en azul se entrega la respuesta simulada por el modelo homologado. La señal SVC, que se muestra en las figuras del control de velocidad de la máquina, es la consigna vista por el control de velocidad de la máquina, esto es, la diferencia entre el valor del control de la razón frecuencia/potencia (TNR) y la frecuencia eléctrica del sistema (ver el diagrama de bloques del lazo de velocidad de la Figura 20). Las variables graficadas son las siguientes:

FSRT: Consigna del control de temperatura FSRN: Consigna del control de velocidad POT: Potencia activa SVC: Diferencia entre la frecuencia y la señal del control de velocidad IEX: Corriente de excitación ETERM: Voltaje en bornes de la máquina



Figura 24 Ensayo AVR sin carga (TG), escalón del 5%

Figura 25 Ensayo AVR con carga (TG), escalón del 2%



Figura 26 Ensayo al limitador de subexcitación

Figura 27 Ensayo limitador de sobre excitación



Figura 28 Ensayo regulador de velocidad, escalón 6%

Figura 29 Ensayo actuación del control de temperatura por sobre el control de velocidad



4.3.1.3 Central térmica a carbón: Guacolda U4

A continuación se presentan los diagramas de bloques de la instalación:


Figura 31 Diagrama de Bloques limitador de sobre excitación







Figura 34 Diagrama de Bloques turbina a vapor



Figura 35 Diagrama de bloques estabilizadores de potencia Guacolda



Las siguientes figuras presentan los resultados de las simulaciones del modelo homologado y los registros de los ensayos de campo. Los distintos ensayos permiten verificar que con los ajustes utilizados se representa de forma adecuada la evolución dinámica de la instalación. La curva verde muestra la señal medida, mientras que en azul se entrega la respuesta simulada por el modelo homologado. Las variables graficadas son las siguientes:

PELEC: Potencia activa VPSS: Adicional de voltaje del control del PSS Δ FVC: Desviación de frecuencia vista por el control EFD: Voltaje de campo

Figura 36 Ensayos AVR (sin carga)



Figura 37 Ensayos AVR (con carga)



Figura 38 Ensayos Limitador de subexcitación



Figura 39 Ensayo regulador de velocidad con variaciones normales de la frecuencia

Figura 40 Ensayo referencia de tensión PSS



Figura 41 Ensayo respuesta con el estabilizador de potencia activo



4.3.1.4 Central de ciclo combinado: San Isidro U1

A continuación se presentan los diagramas de bloques de la turbina a gas (TG) y de la turbina a vapor (TV) de San Isidro I:

Figura 42 Diagrama de Bloques AVR (TG)




Figura 44 Diagrama de Bloques general del regulador de velocidad y turbina (TG)

Figura 45 Diagrama de Bloques Regulador de Velocidad (TG)



Figura 46 Diagrama de Bloques de la Turbina (TG)

Figura 47 Diagrama de Bloques AVR (TV)



Figura 48 Diagrama de Bloques del limitador de sub excitación

Las siguientes figuras presentan los resultados de las simulaciones del modelo homologado y los registros de los ensayos de campo. Los distintos ensayos permiten verificar que con los ajustes utilizados se representa de forma adecuada la comportamiento dinámico de la instalación. La curva verde muestra la señal medida, mientras que en azul se entrega la respuesta simulada por el modelo homologado. Cabe destacar que el regulador de velocidad de la turbina a vapor del complejo San Isidro no tiene habilitado el control potencia frecuencia, es decir, no realiza cambios en su consigna de potencia al variar la frecuencia del sistema. La señal Control Signal Output (CSO) da cuenta del control de la válvula de la turbina, y que en conjunto con la posición de los IGVs determinan la potencia mecánica de la máquina. Las variables graficadas son las siguientes:

CSO: Señal de control de la válvula P: Potencia activa FREC + STEP: Frecuencia vista por el control ETERM: Voltaje en bornes de la máquina



Figura 49 Ensayo tensión en bornes (TG)

Figura 50 Ensayos Tensión Excitatriz (TG)



Figura 51 Ensayos Limitador de sub excitación (TG)

Figura 52 Ensayos Regulador de Velocidad (TG)



Figura 53 Ensayos Regulador de Velocidad (TG)

Figura 54 Ensayo Turbina (TG)



Figura 55 Respuesta del conjunto turbina y GOV frente a variaciones en la red (TG)

Figura 56 Ensayos Tensión excitatriz (TV)



Figura 57 Ensayos Limitador de sub excitación (TV)

4.3.1.5 Equipo de Compensación de Reactivos: CER Puerto Montt

Figura 58 Diagrama de Bloques general del regulador CER Puerto Montt

Figura 59 Diagrama de bloques Controller CER Puerto Montt

Las siguientes figuras presentan las respuestas simuladas de los modelos y los registros de los ensayos de campo sujetos a la misma perturbación. Los distintos ensayos permiten verificar la validez de los modelos



desarrollados. La curva verde muestra la respuesta registrada del componente real, mientras que en azul se entrega la respuesta simulada del modelo.

Figura 60 Ensayo Característica estática del CER

Figura 61 Ensayo AVR, escalón 2% (variables en barra 220 kV)



4.3.1.6 Parque Eólico: Taltal

La siguiente figura muestra el diagrama de bloques general del control del parque eólico:

Figura 62 Diagrama de Bloques Parque Eólico

Las siguientes figuras presentan las respuestas simuladas de los modelos y los registros de los ensayos de campo sujetos a la misma perturbación. Los distintos ensayos permiten verificar la validez de los modelos desarrollados. La curva verde muestra la respuesta registrada del componente real, mientras que en azul se entrega la respuesta simulada del modelo.

Las variables graficadas son:

PELEC: Potencia activa en barra 220 kV UBUS: Voltaje en barra de 220kV QELEC: Potencia reactiva en barra 220kV

WTG Frame Version GS 7.7:

WTG Converter Element

WTG Model

PowerMeasurement

Stator Frequency Measurement

Stator Voltage Measurement

Frequency measurement*ElmPhi*

0

1

2

WTG Model SlotElmWtg*

Pset

Trip

FRB_flag

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

1

2

3

4

10

LV TerminalElmTerm*

0

1

2

3

PQ gridStaPqmea

0

1

Bus VoltageStaVmea*

0

1

2

3

WTGelementElmGenstat*

0

1

2

3

4

5

WTG Frame Version GS 7.7:

i2q_ref

u2

i2d_ref

iq_ref

id_ref

f

u_C

Qgrid

cosref

sinref

u_B

Pgrid

u_A

us

DIg

SIL

EN

T



Figura 63 Ensayo control conjunto de potencia activa del parque (disminución)

Figura 64 Ensayo control de potencia activa del parque eólico



Figura 65 Ensayo del control de potencia reactiva del parque eólico



4.4 Estudio de Representación Dinámica de las Instalaciones

El CDEC SIC en conjunto con el CDEC SING licitaron el Estudio de Representación Dinámica que actualmente se está llevando a cabo por la DO cuyo objetivo principal es homologar las unidades de generación síncrona, equipos de compensación, y parques eólicos y fotovoltaicos a partir de ensayos en terreno, de manera de tener una mejor modelación de las instalaciones del sistema interconectado.

Dicho Estudio que actualmente se encuentra en desarrollo consta de dos fases, las que se llevarán a cabo a partir de Julio del 2015 y hasta Junio 2016. En estas fases se elaborarán protocolos, se programarán y se ejecutarán los correspondientes ensayos en terreno y, se desarrollarán los modelos dinámicos de los componentes de las instalaciones en el software PF.

Conforme se lleven a cabo los ensayos y se desarrollen modelos homologados de las instalaciones y/o componentes de las mismas, el presente informe será actualizado, incorporando la nueva información disponible.



5. Comportamiento dinámico del SIC

Para efectos de observar la respuesta dinámica del SIC con la actual modelación de la base de datos del SIC en la herramienta de simulación PF, y compararla con el comportamiento real del sistema, se realizaron simulaciones dinámicas recreando perturbaciones realizadas durante el año 2011 y el 2015. A continuación se examinan el rechazo de carga de la unidad 1 de Ralco (140 MW), la apertura de un circuito Diego de Almagro – Paposo 220 kV y la conexión de condensadores en la S/E Diego de Almagro e Itahue.

5.1 Rechazo de Carga de unidad 1 central Ralco

El día 18 de Abril del 2015, se hicieron pruebas para evaluar el desempeño del control distribuido de frecuencia por parte de diversas máquinas del SIC. Se llevó a cabo un rechazo de carga con la unidad 1 de la central Ralco. A continuación se muestran los registros (azul) y la simulación (rojo) de la evolución temporal de la frecuencia debido al rechazo de cargo de Ralco U1 con 140 MW, medidas en bornes de las unidades de las centrales Candelaria, Antilhue y Taltal. La simulación se lleva a cabo utilizando la información de la operación real, disponible en el SCADA que se usó para ajustar la base de datos del CDEC SIC, de forma de disponer de la distribución de la carga y la generación, así como la topología del sistema previo al rechazo de carga.

Figura 66 Comparación registros con simulación en La Candelaria

-0,3

-0,25

-0,2

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0 5 10 15 20

De

svia

ció

n F

recu

en

cia

[Hz]

Tiempo [s]

Candelaria Registos

Candelaria Simulación



Figura 67 Registro de frecuencia Antilhue

Figura 68 Registro de frecuencia Taltal

Los registros oscilográficos muestran una desviación máxima de frecuencia de alrededor de 0,2 Hz, en aproximadamente 6 segundos luego de ocurrir el rechazo de carga, con una recuperación de aproximadamente 0,08 Hz a los 20 segundos. Por otra parte, las simulaciones en las distintas barras muestran una desviación máxima de casi 0,25 Hz en aproximadamente 4,5 segundos. Conforme con lo anterior, la respuesta simulada presenta una tasa de caída de la frecuencia y una desviación máxima de la frecuencia levemente mayores, lo que significa que la modelación del sistema presenta principalmente

-0,30

-0,25

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

0,10

0 5 10 15 20

De

svia

ció

n F

recu

anci

a [H

z]

Tiempo [s]

Antilhue Registros

Antilhue Simulación

-0,3

-0,25

-0,2

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0 5 10 15 20

De

svia

ció

n F

recu

en

cia

[Hz]

Taltal Registros

Taltal Simulación



una menor inercia con una regulación de velocidad un poco más rápida, y una desviación de frecuencia en régimen permanente levemente mayor. La respuesta dinámica simulada presenta un comportamiento eléctrico más desfavorable que los registros reales, lo que permite análisis más conservadores del estudio sistémico.

La siguiente figura muestra la evolución de la frecuencia en diversas barras del SIC utilizando software de simulación PF:

Figura 69 Evolución de la frecuencia del sistema en el software PF

Los resultados de la simulación muestran que la desviación de frecuencia es similar en todo el sistema, aunque existe una evolución algo más rápida en aquellas barras cercanas al lugar del rechazo de la carga.

29,99923,99918,00012,0005,99980,0000 [s]

50,15

50,05

49,95

49,85

49,75

49,65

Maite\J1: Maitencillo

Anc\J1: Ancoa

PMont\J1: Puerto Montt

Val\J1: Valdivia (Antilhue)

LaCand\J2: La Candelaria

Pap\J2: Paposo (Taltal)

1.000 s50.000 Hz

5.543 s49.757 Hz

20.000 s49.864 Hz

CDEC-SIC Hz2

Date: 6/24/2015

Annex: /3

DIg

SIL

EN

T



5.2 Apertura del circuito 1 de la línea Diego de Almagro Paposo 220 kV,

A continuación se muestran los registros y las respuestas simuladas obtenidos al realizar la apertura del circuito 1 de la línea Diego de Almagro – Paposo 220 kV, con motivo de las pruebas requeridas para el estudio de estabilizadores de potencia realizado durante el año 2008. En las figuras siguientes los registros oscilográficos se destacan en azul, mientras que la respuesta simulada se muestra en rojo.

Figura 70 Registros oscilográficos y simulación del CER Maintencillo

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

1.042

1.040

1.038

1.036

1.034

1.032

1.030

Maitencillo 220/13.8kV_ 40MVA_3: Positive-Sequence-Voltage, Magnitude/HV-Side in p.u.

maitencillo: Measurement value 1 in p.u.

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

1.20

0.80

0.40

0.00

-0.40

-0.80

-1.20

Maitencillo 220/13.8kV_ 40MVA_3: Active Pow er/HV-Side in MW

maitencillo: Measurement value 4

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

12.00

11.00

10.00

9.00

8.00

7.00

6.00

Maitencillo 220/13.8kV_ 40MVA_3: Reactive Pow er/HV-Side in Mvar

maitencillo: Measurement value 5

Consolidación de la Base de Datos del SIC maitencillo


Date: 2/20/2009

Annex: /13

DIg

SIL

EN

T



Figura 71 Registros oscilográficos y simulación del generador Taltal U1

Figura 72 Registros oscilográficos y simulación de la línea Carrera Pinto – Diego de Almagro 220 kV

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

1.05

1.04

1.03

1.02

1.01

1.00

Generador Taltal 1: Voltage, Magnitude in p.u.

taltal1: Measurement value 1 in p.u.

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

120.00

115.00

110.00

105.00

100.00

95.00

Generador Taltal 1: Total Active Pow er in MW


10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

8.00

6.00

4.00

2.00

0.00

-2.00

-4.00

Generador Taltal 1: Total Reactive Pow er in Mvar


Consolidación de la Base de Datos del SIC taltal1


Date: 2/20/2009

Annex: /12

DIg

SIL

EN

T

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

40.00

36.00

32.00

28.00

24.00

20.00

16.00

Carrera Pinto - Diego de Almagro 220 kV: Active Pow er/Terminal i in MW

Dda-Car: Measurement value 4 in p.u.

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

-7.50

-10.00

-12.50

-15.00

-17.50

-20.00

Carrera Pinto - Diego de Almagro 220 kV: Reactive Pow er/Terminal i in Mvar

Dda-Car: Measurement value 8 in p.u.

Consolidación de la Base de Datos del SIC Dda-Car


Date: 2/20/2009

Annex: /6

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SIL

EN

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Figura 73 Registros oscilográficos y simulación de transferencias por línea Diego de Almagro – Paposo 220 kV

Figura 74 Registros oscilográficos y simulación de transferencias por línea Pan de Azúcar - Los Vilos 220 kV

Las figuras anteriores muestran que los registros oscilográficos y las la evolución dinámica de las variables presentan características similares, tanto en la magnitud como en la amortiguación de las oscilaciones. En general, las diferencias que muestran las magnitudes se deben a desviación en la condición inicial de la

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

-40.00

-60.00

-80.00

-100.00

-120.00

D.Almagro-Reactor 220 kV L2: Active Pow er/Terminal i in MW

Dda-Pap: Measurement value 4 in p.u.

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

10.00

5.00

0.00

-5.00

-10.00

-15.00

-20.00

D.Almagro-Reactor 220 kV L2: Reactive Pow er/Terminal i in Mvar

Dda-Pap: Measurement value 8 in p.u.

Consolidación de la Base de Datos del SIC Dda-Pap


Date: 2/20/2009

Annex: /8

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T

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

-42.00

-45.00

-48.00

-51.00

-54.00

-57.00

Pan de Azucar - Los Vilos 220 kV L1: Active Pow er/Terminal i in MW

Pan-Vilos: Measurement value 4 in p.u.

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

-1.25

-2.50

-3.75

-5.00

-6.25

-7.50

-8.75

Pan de Azucar - Los Vilos 220 kV L1: Reactive Pow er/Terminal i in Mvar

Pan-Vilos: Measurement value 8 in p.u.

Consolidación de la Base de Datos del SIC Pan-Vilos


Date: 2/20/2009

Annex: /10

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simulación. Además, estas diferencias observadas son poco significativas puesto que se encuentran dentro del margen de error asociado a los parámetros y constantes de tiempo de las instalaciones del sistema.

5.3 Pruebas del estudio de modelación de la carga del SIC

El estudio para la modelación de la carga del SIC, que se llevó a cabo entre los años 2009 y 2012, tuvo como objetivo principal la verificación de los modelos de carga existentes y el desarrollo de nuevos modelos. Para ello se llevaron a cabo algunas perturbaciones controladas, para realizar una comparación de la evolución dinámica simulada de las variables relevantes de la carga respecto de los registros de campo. Las simulaciones se realizaron utilizando una base de datos (BD) original, con los modelos de las cargas originales; y una BD convertida, donde las cargas se representaron con modelos más detallados. Las siguientes simulaciones muestran el efecto de la conexión de condensadores en las subestaciones Diego de Almagro e Itahue.

5.3.1 Conexión de condensadores en S/E Diego de Almagro

Figura 75 Demanda Transformadores AT3 y ATR4 Diego de Almagro 220 kV



Figura 76- Diego de Almagro - Planta Óxidos



Figura 77 Diego de Almagro Franke



Figura 78 Diego de Almagro Mantoverde



Figura 79 Salvador



5.3.2 Conexión de condensadores en S/E Itahue

Figura 80 Demanda Talca



Figura 81 Demanda Curicó (CGE)



Figura 82 Alimentador Talca - Tap Villa Prat



Figura 83 Itahue 154/66/13.2 kV – 56 MVA - ATR2

Las figuras anteriores muestran que la evolución dinámica simulada de la tensión, potencia activa y potencia reactiva utilizando la base de datos del SIC son muy semejantes al comportamiento de las variables registradas en las oscilografías.

De acuerdo con el análisis presentado en este capítulo, se puede concluir que los modelos utilizados en la base de datos del SIC permiten representar de forma bastante adecuada el comportamiento dinámico del sistema en su conjunto. Por otra parte, en general, las simulaciones que muestran desviaciones respecto de los registros reales, representan una respuesta sistémica más desfavorable del comportamiento eléctrico del fenómeno estudiado, lo que se traduce en un análisis más conservador en los estudios de sistema de potencia.



6. Conclusiones

Luego de realizar la recopilación de informes de homologación, se puede concluir que el estado actual de los modelos de las instalaciones existe un porcentaje importante (sobre el 70%) de modelos homologados en la base de datos del CDEC SIC. Lo anterior entrega una gran confiabilidad con respecto a los modelos actualmente utilizados, puesto que ellos tienen como base registros de los ensayos en campo de las instalaciones.

Aquellos modelos que no han sido homologados corresponden a modelos supuestos, o a modelos de fabricantes, que presentan una modelación dinámica, en muchos casos, conservadora (por ejemplo, sólo cumplen con la Norma Técnica), permitiendo que los estudios realizados a partir de la base de datos sean más exigentes cuando estos modelos son considerados.

Las instalaciones disponibles en la base de datos del CDEC SIC incluyen generadores convencionales (máquinas sincrónicas), es decir, centrales térmicas, de ciclo combinado, hidráulicas y motores diésel; parques eólicos y fotovoltaicos; y equipos de compensación de reactivos.

Los componentes de los modelos de los generadores síncronos que presentan un mayor estado de homologación (la potencia instalada homologada con respecto a la potencia instalada total) son los modelos del generador y del regulador de tensión, debido a que estos componentes están incorporados en todas las instalaciones. El estado de homologación de los estabilizadores de sistemas de potencia (PSS) es mayor al 50%, con respecto a la potencia instalada de las unidades de más de 50 MW y además de aquellas unidades que la DO les requirió incorporar PSS. Por otra parte, los reguladores de velocidad (con el lazo de control potencia / frecuencia) presentan un porcentaje menor del estado de homologación porque generalmente no se encuentran disponibles en turbinas a vapor.

Los modelos dinámicos asociados a los parques eólicos y fotovoltaicos entregados por las empresas en la etapa de conexión, en general no están homologados y presentan un grado de detalle utilizado en el diseño de las instalaciones, sin embargo son poco adecuados para estudios sistémicos por lo que es necesario desarrollar modelos simplificados y apropiados para la simulación de comportamiento dinámico del sistema en su conjunto. Actualmente, de un total de 16 parques eólicos, solo uno se encuentra homologado y nueve presentan modelos genéricos. Respecto de los parques fotovoltaicos, de un total de ocho parques, seis poseen modelos genéricos y ninguno se encuentra homologado5.Por otra parte, los equipos de compensación de reactivos cuentan con cuatro modelos homologados y cuatro modelos desarrollados al detalle con la información proporcionada por el fabricante, que presentan la misma respuesta que la indicada por el fabricante.

El Estudio de representación dinámica de las instalaciones que se está llevando a cabo tiene como objetivo desarrollar modelos dinámicos homologados de las instalaciones del SIC mediante ensayos de campo de sus componentes, particularmente de aquellas instalaciones que cuentan con información incompleta o

5 Durante el desarrollo de este estudio algunas instalaciones fueron homologadas, y además, ingresaron nuevas

instalaciones a explotación comercial. Los informes y modelos de dichas instalaciones serán incluidos en futuras actualizaciones de este informe.



no disponible. Esto permitirá mejorar la representación del comportamiento dinámico simulado del sistema.

De acuerdo con los casos presentados en el título 5 del presente informe, los resultados de las simulaciones realizadas muestran que la evolución dinámica de la frecuencia, oscilaciones de potencia activa y reactiva, y tensión, se comportan de manera similar a las registradas a través de las medidas en campo. En general, las respuestas simuladas que muestran desviaciones respecto de los registros reales representan un comportamiento de los fenómenos eléctricos más desfavorable para la operación del sistema, por lo que determinan una respuesta más conservadora del análisis de sistemas eléctricos de potencia.

Conforme con lo señalado, la modelación de las instalaciones del SIC en la base de datos PF de DIgSILENT permite representar de manera bastante adecuada el comportamiento dinámico simulado de las variables del sistema.

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Informe DO Representación del Comportamiento Dinámico de las … · 2015-07-28 · incluyendo, a modo de ejemplo, parte del detalle de los informes de homologación de algunas instalaciones