Instructivo Estudio Confiabilidad en Sistemas de Potencia V1.pdf

INSTRUCTIVO ESTUDIO DE CONFIABILIDAD EN SISTEMAS

DE POTENCIA

Fecha de Aprobacin: 12/06/2008 No. de versin: 1.0 Hoja 1 de 8

Proceso Ingeniera de Proyectos

1. Objetivo

Realizar la evaluacin en trminos de confiabilidad de una o diversas configuraciones topolgicas de un determinado sistema elctrico, basada en los indicadores de confiabilidad arrojados por el software especializado E.T.A.P. (Electrical Transient Analizer Program) PowerStation.

2. Descripcin de la tcnica

Se procede a crear o actualizar la base de datos mediante la recopilacin de la informacin necesaria, bien sea suministrada por los clientes o levantada en campo directamente. Dicha base de datos es introducida a E.T.A.P. (Electrical Transient Analizer Program) PowerStation, software en el cual se crean las diferentes variantes operativas de los sistemas elctricos con el objeto de poder efectuar el calculo de ndices de confiabilidad, en base a los cuales se emitir un concepto del grado de confiabilidad del sistema para las variantes operativas objeto de anlisis.

3. Equipo utilizado

Software para anlisis de sistemas de potencia ETAP PowerStation, de OPERATION TECHNOLOGY INC.

Software para anlisis de confiabilidad RELEX RELIABILITY STUDIO, modulo FRACAS (Failure Reporting, Analysis, and Corrective Action) , de RELEX SOFTWARE CORPORATION (Software Opcional)

4. Definiciones

Confiabilidad (Reliability): Probabilidad de que un sistema realice su misin en forma adecuada por un perodo de tiempo especfico bajo condiciones de operacin esperadas. Disponibilidad (Availability): La capacidad de un sistema o componente del sistema de proveer funcionalidad contina (incluso si se encuentra degradado) en presencia de fallas esperadas. Tasa de fallas activas (A): Es el nmero de fallas por ao, en el caso de cables y lneas de transmisin es el nmero de fallas por ao por unidad de longitud. La tasa de fallas activa se asocia con los modos de falla que causaran la operacin de la zona de proteccin primaria alrededor del componente fallado y que por tanto causara la salida de componentes en buen estado o ramas del sistema adicionales. Tasa de fallas pasivas (P): Es el nmero de fallas por ao, en el caso de cables y lneas de transmisin es el nmero de fallas por ao por unidad de longitud. Se asocia con los modos de falla que no causan la operacin de protecciones y por tanto no tienen impacto en los restantes componentes en buen estado. Tiempo medio de reparacin (MTTR): Es el tiempo esperado (en E.T.A.P se da en horas) en el que se efectuara la reparacin o reemplazo de un componente en falla y/o restaura el sistema a su operacin normal.


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Tasa de reparacin (): Numero de reparaciones por ao, calculado automticamente basado en el valor de MTTR (=MTTR/8760). Tiempo medio de falla (MTTF): Es el tiempo esperado de falla de componentes, calculado automticamente basado en el valor de tasa de falla (MTTF = 1.0/(A+P)). Tiempo de Switcheo: Es el tiempo en horas para el switcheo a una fuente de alimentacin alternativa despus de la falla del elemento. Indices de Confiabilidad en ETAP:

Tasa de Fallas Promedio en el Punto de Carga i, i (f/ao)

=Nej

jei ,

Donde e,j es la tasa de fallas de el elemento j; Ne es el numero de elementos cuyas fallas interferirn con el punto de carga i.

Duracin Anual de Salidas en el Punto de Carga i, Ui (hr/ao)

=

Nejijjei rU ,

Donde rij es la duracin de la falla en el punto i debida al elemento en falla j.

Duracin Promedio de Salidas en el Punto de Carga i, ri (hr)

iii Ur /=

Valor Esperado de Energa no Suministrada en el Punto de Carga i, EENSi (MWhr/ao)

iii UPEENS = , Donde Pi es la carga promedio en el punto de carga i.

Valor Esperado de Costo de Interrupciones en el punto de Carga i, ECOSTi (k$/ao)

=

Nejjeijii rfPECOST ,)(

Donde f(rij) es el costo estimado de interrupcin por sector (funcin establecida en las libreras de ETAP).

Tasa de Evaluacin de Energa Interrumpida en el Punto de Carga i, IEARi ($/kWhr)


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i

ii EENS

ECOSTIEAR =

Indice Promedio de Frecuencia de Interrupciones, SAIFI (f/clientes.ao)

==

i

ii

NN

servedcustomerofnumberTotalnsnterruptioicustomerofnumberTotalSAIFI

Donde Ni es el nmero de clientes en el punto de carga i.

Indice Promedio de Duracin de Interrupciones en el Sistema, SAIDI (hr/clientes.ao)

==

i

ii

NNU

servedcustomerofnumberTotaldurationsnsnterruptioicustomerofSumSAIDI

Indice Promedio de Duracin de Interrupcin en Cliente, CAIDI (hr/interrupcin cliente)

==

ii

ii

NNU

nsnterruptioicustomerofnumberTotaldurationsnsnterruptioicustomerofSumCAIDI

Indice promedio de disponibilidad del servicio, ASAI (pu)

==8760

8760

i

iii

NUNN

demandedhoursCustomerserviceavailableofhoursCustomerASAI

Indice Promedio de Indisponibilidad del Servicio, ASUI (pu)

ASAIASUI =1

Valor Esperado de Energa no Suministrada del Sistema, EENS (MWhr/ao)

== iEENSsystemthebyuppliedsnotenergyTotalEENS

Valor Esperado de Costo de Interrupciones del Sistema, ECOST (k$/ao) = iECOSTECOST


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5. Precauciones

Es necesario asegurar que la informacin disponible acerca de los sistemas elctricos y todos los indicadores necesarios para realizar el estudio sean confiables, ya que se pueden presentar inconsistencias que eventualmente causaran problemas en cuanto a la fiabilidad de los resultados del estudio.

Es importante disponer de informacin confiable con respecto al sistema elctrico. Cuando no se cuente con la totalidad de la informacin o no se pueda asegurar la veracidad de esta, ser necesario verificarla en campo. En particular es de vital importancia la obtencin de los datos especficos referentes al estudio de confiabilidad (tasas de falla y tasas de reparacin), estos datos debern ser calculados en lo posible de anotaciones histricas de mantenimiento del sistema en estudio, ya sea mediante el suministro de listados histricos de mantenimiento, de los resultados de anlisis efectuado por programas de sistematizacin de las labores de mantenimiento como RELEX (modulo FRACAS). Cuando no se cuente con dicha informacin, esta deber ser tomada de los datos de las libreras de E.T.A.P.

6. Procedimiento Despus de contar con la informacin necesaria se proceder de la siguiente manera: Crear base de datos de los diferentes sistemas elctricos tendiendo en cuenta cada uno de los elementos que lo componen. Revisin y depuracin del diagrama unifilar y de la base de datos creada. Realizar corridas de confiabilidad mediante el modulo correspondiente. Anlisis de resultados basado en los ndices arrojados por la simulacin. Organizacin informe final. La informacin especfica que se requiere pare el estudio es la siguiente: BUS DATA

Active Failure Rate Repair Time Switching Time Replacement Time

BRANCH DATA 2-Winding & 3-Winding Transformers

Active Failure Rate Passive Failure Rate Repair Time Switching Time Replacement Time

Cable/Transmission Line Length Active Failure Rate


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Passive Failure Rate Repair Time Switching Time Replacement Time

Impedance & Current-Limiting Reactor Active Failure Rate Passive Failure Rate Repair Time Switching Time Replacement Time

POWER GRID (UTILITY) & SYNCHRONOUS GENERATOR DATA Active Failure Rate Repair Time Switching Time Replacement Time

SYNCHRONOUS MOTOR DATA Active Failure Rate Repair Time Replacement Time Load Sector Quantity (No. of Loads)

INDUCTION MACHINE DATA

Active Failure Rate Repair Time Replacement Time Load Sector Quantity (No. of Loads)

STATIC LOAD DATA


LUMPED LOAD DATA


UPS DATA

Active Failure Rate Passive Failure Rate Repair Time Switching Time


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Replacement Time Load Sector

VFD DATA Active Failure Rate Passive Failure Rate Repair Time Switching Time Replacement Time

CHARGER DATA Active Failure Rate Repair Time Switching Time Replacement Time Load Sector

INVERTER DATA Active Failure Rate Repair Time Switching Time Replacement Time

Procedimiento especifico para el anlisis de confiabilidad en ETAP

Cambiar al modo de confiabilidad haciendo click en el botn Reliability Assessment

La seleccin de casos de estudio se realiza de la manera habitual desde la barra de herramientas Study Case. Para ver o modificar las condiciones de estudio, se debe abrir el editor Reliability Analysis Study Case haciendo click en el botn Edit Study Case.


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Los datos de confiabilidad de cada elemento del sistema pueden ser editados desde cada editor de elementos, y estos pueden se cargados desde las bibliotecas existentes en el software o ingresados manualmente de acuerdo a lo descrito anteriormente.

El estudio de confiabilidad se ejecuta haciendo click en el botn Run Reliability Assessment en la barra de herramientas Reliability Analysis.

Los resultados del estudio pueden ser visualizados en el Old. Es posible cambiar la cantidad de datos presenta, utilizando las opciones de visualizacin en Display Options


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Los informes de salida del estudio se encuentran haciendo click en el botn Report Manager" de la barra de herramientas Study Case.

7. Posibles inconvenientes

No contar con la totalidad de la informacin necesaria para la realizacin del estudio. 8. Normas Aplicables

Referirse al manual del usuario del programa ETAP PowerStation

Elabor: John A Snchez Romero Revis. Hctor Hernndez Aprob: David Nio Bohrquez

Firma: Firma: Firma:

Cargo: Ing. de Investigacin & Desarrollo Cargo: Coordinador Dpto. Ingeniera Cargo: Gerente Tcnico

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