FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA - FIEE

PROYECCION DE LA DEMANDA EN SISTEMAS DE DISTRIBUCION.

CURSO: ANALISIS DE SISTEMAS DE POTENCIA II.PROFESOR: JOSE KOC.ALUMNO: ARAMBUR REYNAGA PATRICIO ALBERTO.

2015-2CODIGO: 20112593H

PROYECCIN DE LA DEMANDAEn la presente entrega, se muestra la proyeccion dela demanda que servira de base para la determinacion del sistema electrico y posterior calculo de compensaciones correspondientes, parametros electricos, teniendo como principal objetivo el poder observar, describir y solucionar problemas que se presetan en un sistema electrico real, utilizando conocimientos de pregrado de un estudiante de ingenieria electrica.Se presentaran los criterios generales aplicados al desarrollar la proyeccion de la demanda, para luego continuar con la descripcion del sistema electrico a utilizar.A continuacion se presentan las variables de trabajo utilizadas, con sus correspodientes definiciones.Una vez definidas las variables de trabajo se presenta el analisis del sistema electrico, tomando como referencia historica la maxima demanda coincidente del SEIN 2013.Presentamos los parametros de los transformadores y las lineas de transmision nominales, para luego notar las diferencias entre las actuales y las que se requiriran en un periodo de 5 aos.Con los resultados obtenidos con la proyeccion de la demanda, procederemos con el calculo de parametros electricos necesarios para satisfacer los requerimientos del sistema electrico en cuestion, tales como resistencia por km, inductancia por km, y susceptancia del modelo equivalente pi, para una linea de transmision.Para efectuar el analisis y diagnostico del estado actual de las instalaciones existentes del SST de Edelnor, se modeo toda la red en el pograma DigSilent con la demanda maxima registrada en el ao 2010.Mediante este modelado se efectuo un analisis detallado, verificando cogestiones en lineas y transfromadores, sobretensiones y subtensiones, requerminentos de compensacion reactiva, niveles de cortocircuito, problemas de seguridad y confiabilidad de sistema y la condicion de operacin.Finalmente como anexos tendremos las caracteristicas generales de los metodos de proyeccion utilizados,la metodologia general aplicada a la proyeccion de las ventas, sealando los detalles particulares de su aplicacin, y un apartado dedicado al calculo de parametros electricos usando software de computadora tales como DLTCAD y ATP-DRAW.

Descripcion del Sistema Electrico actual de Edelnor:EDELNOR, para atender el servicio electrico en sus zonas de concesion se abastece desde el sistema electrico interconectado nacional SEIN, en un 100% para su concesaion de lima norte y clalao y en un 99% para la zon del norte chico, constituyendo el 1% restante generacion poropia en los centros aislados.EDELNOR, es la empresa concesionaria del suministro en el norte de Lima (Lima Norte), Callao y Norte Chico, con un mercado asociado de 994896 clientes a Marzo 2014, mientras que la demanda maxima en los puntos de compra alcanzo los 905 MW.Para el abastecimineto de lima norte y callao EDELNOR, compra la energia en las subestaciones de interconexion santa rosa en 220kb y 60 kv y chavarria en 220kv. Para la zona del norte chico compra la energia en las subestaciones Paramonga Nueva y hucho en el nivel de 66kv.Sistema de Transmision SISTEMA LIMA NORTEEl sistema de transmision de la zona de lima norte y callao esta constituido por 2 subsistemas uno que nace a partir de la subestaicon santa rosa y que se extiende en forma radial en 60kb para alimentar a 3 subestaciones de bajada 60/10kv y el otro subsistma que parte desde la subestacion chavariia alimentando a 12 subestaciones de bajada mediante lineas de 60 kb. Adicionalmente se cuenta ocn una linea de doble circuito de 220kv que abastece desde lka suebestacion chavariia a la ssubestaxico bvbarse desde la que se alimentan otras 5 subestaciones de bajada con lineas de 60kvLa subestacion chavarria esta formada por 4 bancos monofasicos, dos de 180 MVA, uno de 120 MVA y dos de 85 MVA con relacion de transformacion220/60kv. Por esta subestacion se compra cerca del 75% de la energia que abastece el sistema electrico de edelnor.La subestacion Barsi, esta formada por 3 bancos monofasicos, uno de 120MVA y dos de 85 MVA con relacion de transformacion 220/60kv.La subestacion Santa Rosa posee 2 bancos monofasicos, uno de 85MVA y otro de 120MVA con relacion de transformacion de 220/60kv. SISTEMA HUARAL CHANCAY, HUACHO SUPEEn la zona del note chico el sistema de transmision es de 66 y 60 kv La zona de huancho y supe se abastecen desde las subestaciones huacho REP y Paramonga nueva REP en 66kv y 60 kv para las localidades de chancay y huaral partiendo de la subestacion de transmision Zapallal al final del sistema de lima norteEl sistema electrico de trasmision de edelnor esta conformado por 419.79 km de lineas y 25 subestaciones con una potencia instalada de 2.282,15MVA tal como se meustra:Asi mismo edelnor dispone de equpos de compensacion reactiva en sus redes ,109.8 MVAR en barras de 10kv de las subestaciones 60/10kv 6.25MVAR en sus redes de media tension y 7.8 MVAR en las redes de baja tension.Asimismo se cuenta con un compensador estatico en la subetacion chavariia de 20MVAR inductivo, 40MVAR capacitivo.

Utilizaremos una parte del sistema Lima-Norte, este sistema comprende las SE Tacna, Zarate, Jicamarca, Canto Grande, Sta Rosa Nueva, Sta Rosa Antigua. Tenemos nuestra barra de referencia de 220kv (SE Sta Rosa) de color naranja. Las barras de 60kv estan de color verde. Por ultimo las barras de color rojo son nuestras cargas de 10kv.

Para determinar las nuevas lineas, transformadores, o compensadores reactivos que deban agregarse al sistema tendremos en cuenta los siguientes criterios: Las tensiones p.u de las barras no debe exceder un limite de 5% (0.95 p.u -1.05 p.u). Maxima demanda coincidente con la del SEIN en el ao 2013, esto lo usaremos para tener datos referenciales reales, y precisos, de esta manera poder obtener resultados optimos. Para transformadores, tendremos en cuenta el FACTOR DE UTILIZACION, y su POTENCIA INSTALADA. Para cargas asumiremos todas con un f.d.p de 0.95, puesto que es en promedio el fdp de todas las cargas de nuestro sistema electrico, solo las cargas sin compensacion alcanzan un fdp de 0.9 p.u. En caso de fallas, tendremos en cuenta los niveles de cortocircuito monofasicos y trifasicos de las Subestaciones de AT/MT. Para el ingreso de nuevos transformadores a la red tendremos en cuenta POTENCIAS INSTALADAS SIMILARES con los transformadores antiguos, asimismo tambien tendremos en cuenta el criterio economico, y se escogera los transformadores de menor costo, de esta manera evitar costos elevados.

Por el momento tendremos en cuenta estos criterios para el dimensionamiento de lineas de transmision, transformadores y compensadores, puesto que aun no corremos flujo de carga, con estos criterios basicos buscaremos solucionar problemas de la manera mas acertada posible.Procederemos a explicar con detalle cada punto tocado lineas arriba: Maxima Demanda 2013 del SEIN: Se entiende por la maxima demanda en el ao 2013, esta sucedi a las 7:30pm y servira como referencia para el analisis de la maxima demanda con datos reales de nuestro servicio electrico y fue de 1042MW. Factor de Utilizacion: Conocido tambien como factor de demanda, es la razon entre la Demanda Maxima, y la carga total instalada, y toma valores ( f.u 1 ).

Carga Instalada: Es la suma de potencias nominales de aparatos y equipos de consumo que se encuentran conectados a nuestro sistema o son parte de el, se expresa es KVA, MVA, KW o MW. Potencia Instalada: Corresponde a la suma de potencia nominales de generadores, transformadores instalados a lineas que suministran la potencia electrica al sistema. Factor de Potencia (f.d.p) : Es la relacion entre la potencia activa y la potencia aparente determinada en el sistema o en los componentes electrico. La incidencia mas importante del f.d.p es el porcentaje de perdidas y en la regulacion de voltajes, por lo tanto es fundamental en la calidad de la red y energia.

Subestacion TensionPotencia Instalada 2013 f.uDemanda Maxima(MVA)

Santa Rosa Nueva60kv 2(3x40)MVA 95.2% 228.5

Tacna60kv2x25+1x40 MVA 86.4% 77.7

Zarate60kv1x25+1x40 MVA 84.4% 42.2

Jicamarca60kv1X25 MVA 64.6% 16.1

Canto Grande60kv3X25 MVA 86% 64.5

Santa Rosa Antigua60kv4X25 MVA 80.2% 80.2

Tomaremos como referencia una proyeccion de la demanda del 4.7% anual.

Subestacin20152016201720182019

Sta. Rosa Nueva228.5239.2395250.4837565262.2564931274.5825482

Tacna77.781.351985.175439389.1786849593.37008314

Zarate42.244.183446.260019848.4342407350.71065004

Jicamarca16.116.856717.648964918.4784662519.34695416

Canto Grande64.567.531570.705480574.0286380877.50798407

Sta. Rosa Antigua80.283.969487.915961892.04801296.37426857

De la siguiente proyeccion, podemos sugerir la inclusion de nuevos transformadores para evitar la sobrecarga.SubestacinPotencia Instalada2019Se agrega:

Sta. Rosa Nueva240MVA274.5825482240 + 1x40 / 240+2x25

Tacna90MVA93.3700831490+ 1x25

Zarate65MVA50.71065004

Jicamarca25MVA19.34695416

Canto Grande75MVA77.5079840775+ 1x25

Sta. Rosa Antigua100MVA96.37426857

Parametros de las Lineas de Transmision:

TramoLongitud(Km)Seccion del Conductor(mm2)Tipo de ConductorR(ohm/Km)X(ohm/Km)S(Mho/Km)Capacidad Maxima(MVA)

Sta Rosa Nueva Tacna (DT)2.892120XLPE Cu0.080.393.123

Sta Rosa Nueva Tacna2.803400XLPE Cu0.060.2293.162

Sta Rosa Nueva Zarate5.138******

Sta Rosa Nueva Canto Grande8.073304AAAC0.130.433.8869

Sta Rosa Nueva Sta Rosa Antigua0.253500AAAC0.040.4759.1691

Sta Rosa Nueva Sta Rosa Antigua0.250491AAAC0.080.473.8878

Tacna Sta Rosa Antigua2.95400XLPE Cu0.060.2293.163

Zarate Jicamarca13.361*****78

Jicamarca Canto Grande9.138304AAAC0.120.433.8869

DT: Linea con Doble Terna.Ninguna linea tiene cable de guarda.

(*) Parametros que no aparecen en las transparencias de Edelnor, deben ser calculadas mediante software, o algun otro metodo.

Haremos un analisis de las lineas utilizando el toolbox Power System Analisys del libro Hadi Saadat.En este caso usaremos el script LINEPERF.MEste programa nos permitira conocer el performance de la linea de transmision, y para cierta cantidad de MW, y MVAR transferidos, la eficiencia del sistema, y si necesita compensacion reactiva, serio o paralelo.Tomaremos como ejemplo una linea de terna simple (single circuit), escogemos la opcion para ingresar la configuracion de la linea, y sus dimensiones.

Luego escogemos la opcion 1, circuito simple.

Una vez con la distribucion, introducimos la matriz de distancias entre conductores de fase.

Finalmente obtenemos los parametros ABCD, los cuales no nos interesara por el momento.

Escogeremos la opcion que nos indica que tipo de compensacion capacitiva requiere nuestra linea.

Introducimos los voltajes y potencias que se emiten y reciben en nuestra linea, y nos envia las siguientes conclusiones.

Analisis de Contingencias:TramoFallaSe Sugiere:

Canto Grande Sta Rosa Nueva20% Sobrecarga, 0.86-0.95 p.u en tensiones de barra.

Canto Grande Jicamarca2% de sobrecarga en Canto Grande, Sta Rosa NuevaAgregar Nueva Linea

Jicamarca Zarate37% sobrecarga en Canto Grande, Jicamarca, 0.93 de tension en ZarateAgregar Nueva Linea

Sta Rosa Antigua Tacna3% de sobrecarga en ambas.

Sta Rosa Nueva - Zarate37% de sobrecarga en Sta Rosa Nueva y Canto Grande, 0.93 p.u de tension en Zarate.Agregar Nueva Linea

Del analisis anterior notamos que las SE de Sta Rosa Nueva, Tacna y Canto Grande presentan un mayor crecimiento en su demanda, por lo que fue necesario agregar transformadores en paralelo para satisfacer la demanda.Entre estas mismas barras al ocurrir una falla, sus voltajes pueden escapar del limite de 0.95 y 1.05 p.u, por lo que podriamos ver la posibilidad de agregar lineas de transmision entre estos tramos.Notamos que los transformadores de Jicamarca aun se abastecen para un crecimiento de 4.7% anual de la demanda, por lo mismo notamos sobrecargas de menos del 3%.Los transformadores de Sta Rosa Nueva, Tacna y Canto Grande presentan mayores porcentajes de sobrecarga, puesto que ha sido necesario colocar transformadores en paralelo.Para realizar el calculo de las nuevas lineas que debemos agregar, utilizaremos los siguientes datos brindados para transmision optima de EDELNOR.

ZonasTensionN TernasTipo de conductorSeccion(mm2)Capacidad (MVA)

60kv60kv1XLPE Cu50091

60kv60kv2AAAC1200112

220kv220kv1XLPE Cu800320

220kv220kv2AAAC400312

Con estos datos, podemos hacer un calculo de las lineas que deseamos agregar:Puesto que casi todo el sistema es de 60kv, usaremos los datos para lineas AEREAS de 60kv.

Jicamarca Zarate:TensionLongitudN TernasSeccion(mm2)Tipo de ConductorRMGResistencia a 20C

60kv13.3612500AAAC****

(**) De las imgenes.Escogeremos de la base de datos de DLTCAD:Para los datos de torre, escogemos de la base de armados de DLTCAD:Escogemos el S60DT, que significa torre de 60kv de Doble Terna.

Finalmente con los datos obtenidos podemos obtener los parametros electricos, asumiremos una resistividad del suelo de 150 ohm/km, puesto que es un parametro que nos pide el ATP, y esta en el rango de los 100 a 500ohm/km.Luego obtenemos los parametros R, X, S, en secuencia positiva en ohm/km.

ANEXOS

ANEXO N1CONSIDERACIONES ACERCA DE LA METODOLOGIA DE PROYECCION DE LA DEMANDAEl presente anexo describe los procedimientos que utilizan las empresas distribuidoras para llevar a cabo un estudio de proyeccion en la demanda.Como se indico, la dificultad que existe para pronosticar el comportamiento futuro de la demanda hace conveniente utiliazar los metodos de proyeccion como tecnicas complementarias, atens que como alternativas estimativas certeras.En ese sentido, los metodos de proyeccion a ser considerados, en funcion de su carcter, son: Metodos causales Metodos de series de tiempo Metodos de carcter subjetivoMETODOS CAUSALES (ECONOMETRICO)Los modelos de pronostrico causales, parten del supuesto de que el grado de influencia de las variables que afectan al comportamiento del mercado permanece establke, para luego contruir un modelo que relacione ese comportamiento con las variables que se estima son las causantes de los cambios que se obervan en el mercadoSe puede tomar en cuenta las siguientes etapas generales:Seleccin delas variables independientes para el modelo econometrico, variables tales como las series de tiempo de poblacion, series de pbi, etc.Procesamiento de las variables de entrada para su uso como parte del mopdelo.Definicion del modelo matematico para la realizacion de la proyeccionVerificacion de la validez de los modelos defninidos, empleando para ello estadisticos de prueba adecuadosProyeccion definitiva de las ventas de energia globales.

METODOS DE SERIES DE TIEMPOLos metodos de series de tiempo se utilizan cuando el comportamiento que asuma el mercado a futuro puede determinarse en gran medida por lo sucedido en el pasado y siempre que este disponible la informacion historica en forma confiable y completa. Cualquier cambio en las varriables que caracterizaron a und eterminado conetexto en el pasado como una recesion ecnomica una nueva tecnologia o un nuevo producto sustitiuto entre otros hace que peirdan validez los modelos de este tipo. Sin embargo es posible ajustar en forma subestiva una serie cronologica para incluir aquellos hechos no reflejados en datos historicos

METODOS DE CARCTER SUBJETIVOLos metodos de carcter subjetivo se basan principalmente en opiniones de expertos.Es una tecnica de uso es frencuente cuando el tiempo para elaborar el pronostrico es escaso, cuando no se dispone de todos los antecedentes minimos nedcesarios o cuando los datos disponibles no son confiables para predecir algun comportamiento futuro.La opinion de los expertos es una de las formas subjjetivas de estudiar el mercado mas comunmente usadas, el metodo se fundamente en que el grupo es capoaz d lohrar un raznamineto mejor que el de una persona sol, aunque sea experta en el tema.Con base en la suposicion de que el mercado del proyecto que se estudiar puede tener un comportamiento similar al de otros mercados en el pasado el metodo de la analogia historia cadapprece como el ultimo de los metodos anaolizados, el meercado que se toma como referecnia puede ser el corresponiente a otra region geografica.

CRITERIOS DE PROYECCION: Tendremos como periodo de historia considerado : 1989-2013. Periodo de proyeccion 2015-2018 Proyeccion de demanda basada en un solo componente Produccion anual de energia electrica EDELNOR (Lima Norte) Proyeccion mediante un modelo econometrico, con variables exogenas como PBI, Poblacion y tarifa Modelo econometrico en primeras diferencias de logratirmos para garantizar la estaxcionreidad en media y varianza Utilizacion de atipicos para mejorar la serie historica sin descartar datos Pronosticos basados en estimaciones de PBI mediosMODELO UTILIZADO: El modelo utilizado es el modelo ECONOMETRICO Esta basado en el ajuste entre una variable dependiente Consumo de energia y variables independientes, tiempo precios indicadoro de actividad economica los nmodeos econometrcos aceptan que la etructuia de la relacion obetnida no se modofica en el futuroEstimacion de los paramertros: Se define la funcion que relaciona la variable dependiente con las variables independientes Los parametros son estimados a partir de la informacion stadistica disponioble usando el metodo de ajuste de inimos cuadrados Los consumos futuros se calculan asiganndo valores a las variables explicativasPara el presente trabajo consideramos Variables exogenas Independientes La poblacion, la tarifa y el pbi Variables endogenas Dependientes La demanda o produccion total de EDELNORPor lo tanto podemos decir que :Demanda =f(PBI, Poblacion, Tarifa)La ecuacion anterior puede ser interpretada como la demanda puede ser explicada econometricamente por las variables pbi, poblacion y tarifa.Siendo el PBI una medida muy directa de la produccion de diversos sectores, la poblacion como cantidad de clientes, finalmente el precio de la energia cuantificada como la tarifa media de la electricidad.

AOPBIPOBLACIONTARIFA PROMEDIO

1999532884640.6315.69

2000545644727.76919.12

200156250.024816.54421.46

200258409.934903.422.33

200360541.014988.43921.44

200463640.15071.72723.82

200568042.735153.32725.98

200674159.335231.98126.9

200782029.345307.64225.74

200890968.515382.16926.75

200991357.25457.45426.36

2010991165535.29227.48

20111060545615.88626.73

20121129485697.9925.77

ANEXO N 2CALCULO DE PARAMETROS EN UNA LINEA DE TRANSMISION UTILIZANDO DLTCAD Y ATP-DRAW

Calculo de los parametros para barras de 60kv:Utilizamos la base de datos de DLTCAD para torres de 60kv.

Usamos DLTCAD para obtener dimetro del conductor, RMG, y resistencia DC por kilmetro.

Por ultimo colocamos los datos obtenidos en ATP y obtenemos los parmetros elctricos de la lnea de transmisin.BIBLIOGRAFIA: Plan de inversiones en Subtransmision de Edelnor 2013-2022. Estudio del Planeamiento del sistema elctrico de transmisin de potencia de Edelnor (Proyeccin de la Demanda). www2.Osinergmin.gob.pe. Apuntes de clase Sistemas de Potencia, Ing. Juan Morales.