Regulac Distrib Frec Verdic09

8/13/2019 Regulac Distrib Frec Verdic09

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CDEC-SICCentro de Despacho Econmico de Carga

Sistema Interconectado Central

CHILE

Esquema de Regulacin Distribuidade Frecuencia en el SIC

Proecto ES-!""#-$%In&orme '(cnico EE-ES-!""#-)**

Re+isin ,

Diciembre ") de !""#


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!ste documeto !!-!"-200#-411 $ue %re%arado %ara &'!&-"I& %or !studios !lctricos "* e

osario "ata ,e r/etia. ara cosultas tcicas res%ecto del coteido del %resete

comuicarse co

Ing. Alejandro Musto

!studios !lctricos "*

'e%artameto de !studios !s%eciales

mustoestudios-electricos.com

Ing. Fernando Libonati

!studios !lctricos "*

erecia de roducci

lioatiestudios-electricos.com

!studios !lctricos "..*.

v. or/e 7ewer 89#6

(2000) osario "ata ,e - r/etia

!sta es la versi 39 del %resete documeto. :ltima modi$icaci el 04;12;200# %or leados se resume a cotiuaci.

ev. &ometario eali> evis %ro

ara %resetar .=. ?.". ,.*.

!"-200#-58;I!!-!"-200#-411; 7o se autori>a co%ias del %resete documeto si autori>aci %revia %or escrito de!"T@'I?" !*!&TI&?" "*

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ndice

1 esume !ar &otrol de ,recuecia............................................395.4 Im%lemetaci del &", e el "imulador...................................................................3#5.5 "imulaci del !'&...............................................................................................425.6 &oti/ecias estudiadas.........................................................................................42

6 !studio co la D' sim%li$icada.........................................................................................446.1 orBu em%lear ua D' sim%li$icada..........................................................................446.2 &aractersticas de la D'...........................................................................................456.3 Calidaci de la D'.................................................................................................496.4 Alisis del !sBuema de &otrol %ro%uesto.................................................................48

6.4.1 Alisis !stAtico...............................................................................................486.4.2 Alisis 'iAmico.............................................................................................4#

9 !studio co la D' com%leta.............................................................................................529.1 Alisis de la Dase de 'atos %ro%orcioada %or la '?..................................................529.2 !structura de la D' acodicioada............................................................................52

9.3 Icor%oracioes modi$icacioes itroducidas............................................................539.4 Alisis idividual de cada modelo de ?C.................................................................559.4.1 =etodolo/a.....................................................................................................559.4.2 esultados del Alisis......................................................................................5#

9.5 Alisis 'iAmico del !sBuema %ro%uesto..................................................................61

8 &oclusioes ecomedacioes....................................................................................65

# Dilio/ra$a tecedetes.............................................................................................68

10 eEo 1. !Etractos de la 7T de "&" relativos al !studio..................................................6#10.1 Ttulo 1-2. reviaturas de$iicioes.....................................................................6#10.2 Ttulo 3-2. !Ei/ecias /eerales..............................................................................6#

10.3 Ttulo 3-3. Istalacioes de /eeraci....................................................................9010.4 Ttulo 4-4. "istema de moitoreo............................................................................9210.5 Ttulo 5-4. !stAdares e /eeraci trasmisi %ara estado ormal alerta...........93


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10.6 Ttulo 5-6. !stAdares de recu%eraci diAmica e estado ormal alerta..................9410.9 Ttulo 5-9. =Ar/ees de estailidad se/uridad e estado ormal alerta...................9510.8 Ttulo 5-#. *mites de trasmisi e estado de emer/ecia.......................................95

10.# Ttulo 5-13. !valuaci de desem%eFo del cotrol de $recuecia tesi....................9610.10 Ttulo 6-8. !studio de cotrol de $recuecia determiaci de reservas....................9910.11 Ttulo 9-3. &otrol de $recuecia............................................................................8010.12 Ttulo 8-3. Gailitaci de istalacioes de /eeraci.............................................81

11 eEo 2. articularidades de la D' sim%li$icada...............................................................8511.1 !sBuemas uilieales.............................................................................................8511.2 &orres%odecia @7I'' !H@IC*!7T! ..............................................................#011.3 =odelos de re/uladores..........................................................................................#3

12 eEo 3. "imulacioes co la D' sim%li$icada..................................................................#912.1 "imulaci 1. rdida de la uidad a/ue 1............................................................#9

12.2 "imulaci 2. rdida de la uidad uacolda 1........................................................10012.3 "imulaci 3. rdida de la uidad &ol 1...........................................................10312.4 "imulaci 4. rdida del && 7eJueco 2...............................................................10612.5 "imulaci 5. Cariaci de demada......................................................................10#12.6 "imulaci 6. 'ismiuci item%estiva de /eeraci de todo el %arBue elico..........11312.9 "imulaci 9. rdida del && "a Isidro 2..............................................................11612.8 "imulaci 8. rdida del && "a Isidro 2..............................................................11912.# "imulaci #. rdida del && "a Isidro 2..............................................................11812.10 "imulaci 10. rdida del && "a Isidro 2 co &, cocetrado...............................11#12.11 "imulaci 11. rdida de eJuecJe 1................................................................122

13 eEo 4. "imulacioes co la D' detallada....................................................................12513.1 "imulaci 1. rdida de la uidad Cetaas 2........................................................12513.2 "imulaci 2. rdida de la uidad Cetaas 1........................................................12613.3 "imulaci 3. rdida de la uidad Cetaas 1........................................................12#13.4 "imulacioes 4 5. rdida de la uidad tuco 1.................................................13013.5 "imulacioes 6 9. rdida de la uidad &ol 1..................................................13313.6 "imulaci 8. rdida de la demada =I7!?........................................................13613.9 "imulaci #. Icremeto item%estivo de todo el arBue !lico...............................13#13.8 "imulaci 10. rdida de la uidad eJuecJe 1....................................................140


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1 Resumen Ejecutivo

Gaida cueta de la serie de icoveietes Bue %reseta la utili>aci del modo de

re/ulaci actual el &'!&-"I& detect la ecesidad de e$ectuar estudios Bue de$ia u modo dere/ulaci de $recuecia distriuido Bue %ueda ser %osteriormete im%lemetado e el "I&

%ermita el cum%limieto de los estAdares de "e/uridad &alidad de "ervicio estalecidos e la

7orma Tcica ademAs %ermita su%erar los %rolemas Bue %reseta el modo de re/ulaci

actual. &o$orme co lo seFalado el %resete documeto %reseta el desarrollo del estudio

tcico Bue %ermite evaluar es%eci$icar u modo de re/ulaci de $recuecia distriuido as

como %ro%oer las eta%as Bue sea ecesarias se/uir Bue %ermita su %osterior im%lemetaci

e el "I&.

Descripcin del Desarrollo Metodolog!a del Estudio

"e Ja reali>ado el !studio se Ja diseFado u Esquema de Regulacin Distribuida de

Frecuencia mediate dos re%resetacioes (D') del "istema Itercoectado &etral de &GI*!K

se/ las caractersticas veta


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"e Ja estudiado e esta D' etre otras cosas

la res%uesta de la D' e /eeral %ermitiedo com%arar validar la D' sim%li$icada co la

D' detallada

la res%uesta del &, distriuido

la res%uesta del &", eEtero a cualBuier re/ulador de velocidad

el im%acto de la dismiuci item%estiva del vieto e todo el %arBue elico

la res%uesta del &, actual %ermitiedo aBu com%arar amos esBuemas de re/ulaci

el e$ecto de icremetar las reservas %ara el &,

el e$ecto de di$eretes estatismos sore el cotrol de %erturacioes.

*a se/uda re%resetaci del "I& em%leado %ara el !studio Ja sido la D' detalladaK el

!studio co la re%resetaci del "I& detallada se Ja reali>ado e 'I/"I*!7T ower ,actor

v14.0. ! este caso se Ja em%leado como ase aBuella sumiistrada al comie>o del !studio %or

la '? se le Ja a/re/ado todo aBuel eBui%amieto Bue %or motivos aado e esta D' 18 escearios /eerados mediate la iteracci de

escearios de demada a


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des%acJos de%ederA o slo del esceario sore el Bue se est o%erado sio

tami de la %erturaci Bue /eer la acci del &T,.

5. *a %artici%aci de la cetrales elctricas e el &otrol de ,recuecia ecesariamete dee

estar i$lueciada %or seFales ecomicas im%uestas %or el mercado elctrico Bue

resulte e ua retailidad coveiete.

6. "e icor%ora u uevo dice de desem%eFo %ara las uidades Bue realice &, Bue

%ermitirA oteer ua maor re/ularidad res%ecto a dices de toma de car/a $rete a

coti/ecias.

9. *as mea el &,). =As allA de las eEi/ecias de la 7T la res%uesta

diAmica de las uidades trmicas $rete a ua coti/ecia resulta mAs e$iciete

Bue la de ua JidrAulica mAs a si se cosidera %ara estas ltimas la res%uesta

iversa iicial.

9.4. !l icremeto iicial de las tras$erecias de %otecia %or el sistema de trasmisi

$rete a ua %erturaci Bue %rovoBue desalaces de %otecia se reali>arA co u

&, distriuido de maera eBuilirada.

9.5. "i ie el esBuema de cotrol actual cum%le todos los reBuisitos de desem%eFo

estalecidos e la 7T de "&" el crecimieto cotiuo del sistema limita las

%osiilidades de cotar co ua unidad piloto co la ca%acidad ecesaria %ara Jacer

L&",M a $uturo.

9.6. l o estar cotrolada la acci de &", %or los %ro%ios re/uladores de velocidad

serA %osile desaco%lar las accioes de &, &", tato como se desee

%ermitiedo Bue los desalaces iiciales %roducto de ua %erturaci (o de ua

variaci ormal de demada) sea cotrolados %or el &, co ua costate detiem%o elevada u cotrol ite/ral la acci del &", se Ja/a e$ectiva


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devolviedo las reservas asi/adas al &, al llevar la $recuecia a su valor de

cosi/a.

9.9. ! caso de se%araci del sistema si ie la $ormaci de islas reBuiere de u

cotrol mu es%ec$ico em%leado la im%lemetaci 3 del &", cada ua de las

islas tedra uidades reali>ado cotrol secudario de $recuecia.

9.8. Teiedo %resete Bue el lmite de tras%orte del "istema de Trasmisi Trocal se

calcula teiedo e cueta etre otras cosas el icremeto de %otecia Bue

/eera u &, &", cocetrado slo e uidades JidrAulicas e el Area sur se

cosidera Bue el esBuema %ro%uesto %odra icremetar tal lmite /eerado ua

vetaar la %osiilidad de adicioar la>os de cotrol e los ciclos

comiados %ermitiedo a las uidades va%or %artici%ar del &,. "e destaca aBu Bue

!studios !lectricos "* tiee eE%eriecia e el tema Jaiedo desarrollado este cotrol

e etre otras las si/uietes cetrales trmicas

&T TucumA (2E135=C + 1E145=C)

&T *u


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!l ca%tulo 3descrie los oado e todos los ca%tulos susi/uietes.

! este ca%tulo se iclue u esBuema /eo/rA$ico del "istema &Jileo dividido e 6

/rades Areas (3 Areas de /eeraci - demada 3 /rades cocetracioes de

/eeraci) dode se %retede mostrar como es la distriuci to%ol/ica del !sBuema

%lateado $udametalmete e cuato al &otrol rimario de ,recuecia.

"e %reseta tami e este ca%tulo las vetaada ?cture de 200# relativos al &otrol

de ,recuecia e el "I&

caractersticas de la D' sim%li$icada (esBuemas uilieales 'D de modelos de

cotroladores etc.)

res%uestas diAmicas de simulacioes reali>adas e la D' sim%li$icada res%uestas diAmicas de simulacioes reali>adas e la D' detallada


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"ontrol )rimario de Frecuencia

'istitos ti%os de %erturacioes o desviacioes aleatorias Bue Lrom%eM el eBuilirio etre

/eeraci demada /eera desviacioes e la $recuecia %ara lo cual los re/uladores de

velocidad (?C) ivolucrados e el cotrol %rimario de $recuecia reaccioa e cualBuier

istate de tiem%o.

*a %ro%orcioalidad del cotrol %rimario la reacci colectiva de u importante grupode

uidades es tal Bue el eBuilirio etre la %otecia /eerada la %otecia cosumida se restalece

imediatamete ase/urado su estailidad detro de los lmites ace%tales. ! casos e Bue las

desviacioes de $recuecia eEceda tales lmites so reBueridos %uestos e marcJa esBuemas

adicioales de cotrol tales como EsBuemas de DescoeEi AutomAtica de "ar/a (!'&) de

maera de mateer ua o%eraci satis$actoria del "istema Itercoectado.

@a desviaci t%ica de la $recuecia %roducto %or eaci %revia %or escrito de!"T@'I?" !*!&TI&?" "*

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%reseta reserva ecesaria el valor de $recuecia a la cosi/a ori/ial. !ste ltimo cotrol tiee

u tiem%o de actuaci Bue su%era /eeralmete los 30 se/udos es lo Bue /eera el desaco%le

tem%oral etre ste el &,.

*a ma/itud P$di mAE corres%odiete a la desviaci diAmica de la $recuecia es

cotrolada %rici%almete %or los si/uietes as%ectos

am%litud evoluci e el tiem%o del desalace de %otecias

eer/a citica de las mABuias sicricas e el sistema

mero de /eeradores ivolucrados e el &, (mAs /eeradores im%lica maor velocidad

de cotrol)

reserva dis%oile Jasta u valor lmite e cada uidad ivolucrada e el &, su

distriuci e el sistema

caractersticas diAmicas de las uidades ivolucrado a sus re/uladores

caractersticas diAmicas de la car/a %articularmete el e$ecto de su auto re/ulaci

*a ma/itud P$ss corres%odiete a la desviaci de estado cuas estacioario de la

$recuecia es i$lueciada %or la am%litud de la %erturaci %or caractersticas iJeretes al"istema de otecia tales como

el droo% de todos los /eeradores e &,

la sesiilidad de la car/a co las variacioes e la $recuecia.

'ee teerse e cueta tami Bue el icremeto de %otecia mecAica o es istatAeo

(al/uos sistemas de control primarioso mAs rA%idos Bue otros %udiedo variar la res%uesta

e$ectiva de los di$eretes ?C etre al/uos %ocos se/udos Jasta su%erar el miuto) deido a

Bue eEiste limitacioes $sicas como

retardo e la %roducci de va%or e las calderas

e$ecto L%estocQM e las tueras de las cetrales Jidroelctricas

%roceso de comusti e las turias de /as

retardos de servomecaismos.


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"ontrol *ecundario de Frecuencia

di$erecia del &, el "otrol *ecudario de Frecuecia (&",) acta sore la re$erecia de

car/a de los cotroladores %rimarios de slo u %eBueFo /ru%o de mABuias dis%uestas %ara tal

$i %retediedo com%esar el error $ial de la $recuecia resultate de la acci del &,

devolverle a este ltimo la reserva ecesaria %ara a$rotar %osiles uevas coti/ecias.

! la si/uiete $i/ura se muestra de maera esBuemAtica la acci del &", $rete a u

aumeto item%estivo e la demada del sistema resultado e u com%ortamieto aAlo/o a la

%rdida de u loBue de /eeraci.

0

O

'em

ada

$0

t

,recuecia

&0,

&",

0R S30 se/ S5 a 10 mi

*in "*F

t

t

t

Figura '(' & Respuesta esquem#tica del CSF

&omo %uede oservarse el &", o%era e %erodos de tiem%o maores al &, idicado

Bue se ecuetra tem%oralmete disociados. "u tiem%o de res%uesta estA e el orde de los

miutos lo Bue le %ermite e caso de ser %osile de acuerdo a la ma/itud de la %erturaci

la reserva dis%oile recu%erar el valor omial de la $recuecia.


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*a calidad o e"iciencia del CSFdee ser moitoreada mediate medici aAlisis e el

cetro de cotrol de "! lue/o de %rdidas de loBues de /eeraci o demada su%eriores a u

valor tal Bue %ermita ua correcta visuali>aci. =edicioes de la $recuecia del sistema durate

las %erturacioes %ermite u aAlisis estadstico del desem%eFo de los cotroles I=I?

"!&@7'I?.

*a res%uesta del sistema $rete a ua /ra %erturaci el retoro de la $recuecia del

sistema "a su valor iicial (calidad del cotrol secudario) %uede ser moitoreados mediate el

mtodo descri%to a cotiuaci.

! orde a evaluar la calidad del cotrol secudario e u "! curvas $ormadas mediate

LevolvetesM eE%oeciales del ti%o G(t) $0U E e-t;TJa de de$iirse sore la ase de valores

oteidos %or la %ro%ia eE%eriecia de la o%eraci %or el moitoreo de la $recuecia durate u

%erodo de aFos. &uado la $recuecia del sistema es coteida detro de la evolvete

mecioada durate la o%eraci del &", la reali>aci de este ltimo se cosidera satis$actoria.

*a curva de e$iciecia %ara ua determiada %erturaci %uede ser /ra$icada utili>ado los

si/uietes valores (ver $i/ura 2.3)

set-%oit de $recuecia $0(e la $i/ura si/uiete $0 50.01J>)

$recuecia actual $1 %revia a la %erturaci (e la $i/ura $1es distita a $0)

la mAEima desviaci de $recuecia O$2 %osterior a la %erturaci re$erida al set-%oit

de $recuecia $0(O$2T $2 - $0T O$1+ O$0)

la %rdida de /eeraci;demada Oivolucrada e la %erturaci

O$2O$1

$0T 50.01 $50 $1

O$0

$2

50.250

50.150

50.050

% +,$-

4#.#50

4#.850

4#.950

-100 0 100 200 300 400 500 600 900 800 #00 10000 1100

t +s-

d

Figura '(* & +edicin de la e"iciencia del CSF


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"ontrol erciario de Frecuencia

"e deomia "otrol erciario de Frecuecia (&T,) a cualBuier camio maual o automAtico

e el %uto de traaar el servicio adecuado del &", e el tiem%o correcto

distriuir la %otecia del cotrol secudario de varios /eeradores de la meados %or

coeEi o descoeEi de %otecia

redistriuci de las %otecias e uidades %artici%ates del &",

cotrol de la car/a (eado o esBuemas de alivio de car/a)

T%icamete la o%eraci del cotrol terciario tiee el mismo im%acto sore la o%eraci del

sistema Bue cotrol secudario si emar/o se ecuetra tem%oralmete desaco%lados. !l

cotrol terciario o%era e u tiem%o %romedio de 15 miutos.

Interaccin de los distintos blo/ues de control

*a si/uiete $i/ura esBuemati>a la iteracci de cada uo de los cotroles recietemete

desarrollados res%odiedo a ua %erturaci Bue /eera u d$icit de %otecia activa.

iempo*eg. Minutos

Actuacin Reserva erciaria

Actuacin Reserva *ecundaria

Actuacin Reserva )rimaria

Desviacin de Frecuencia

O$

P)srv

Figura '(, & Respuesta temporal esquem#tica de la actuacin de los * bloques de control


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&.& )roblem'tica del Es/uema de Regulacin actual

ctualmete el modo de re/ulaci de $recuecia Bue se utili>a e la o%eraci del "I&

cotem%la ua uidad de /eeraci JidrAulica como e/uladora iloto (uidad co estatismo

cercao a cero Bue cum%le las $ucioes tato de re/ulaci %rimaria como secudaria de

$recuecia a la ve> Bue %or ede %ermite restalecer la $recuecia omial del sistema) al

resto de las uidades de /eeraci o%erado co estatismos i/uales o maores

a%roEimadamete al 2.5V. ara la re/ulaci de $recuecia e codicioes ormales de

o%eraci del "I& es decir ate variacioes aturales de car/a /eeraci maioras

Jaituales de o%eraci u otras %erturacioes meores Bue %rodu>ca deseBuilirios etre la

/eeraci la demada la reserva e /iro de la uidad re/uladora %iloto se matiee del orde

de U50=W. or otra %arte %ara e$ectos de com%esar deseBuilirios maores de /eeraci demada %roducidos %or %erturacioes sim%les mAs severas la reserva e /iro total del "I&

(distriuida etre u mero limitado de cetrales JidrAulicas) se matiee e u orde de

ma/itud eBuivalete a la /eeraci de la maor uidad des%acJada la Bue commete

corres%ode a la /eeraci de las cetrales de ciclo comiado.

&omo cosecuecia del modo de re/ulaci de $recuecia vi/ete se %roduce los

si/uietes e$ectos e la o%eraci del "I&

*a uidad re/uladora %iloto co estatismo cero reali>a el maor es$uer>o de variaci de

/eeraci %ara com%esar %ermaetemete los deseBuilirios etre /eeraci

demada Bue ocurre e codicioes ormales de o%eraci.

ermite restalecer la $recuecia al valor de re$erecia e $orma automAtica e la medida

Bue la reserva e /iro de la uidad re/uladora %iloto los a%ortes de las otras uidades

co$orme sus estatismos %ermaetes sea su$icietes %ara com%esar el deseBuilirio

/eeraci-demada ocurrido ori/ialmete.

!l costate aumeto del ivel de car/a del "I& las im%ortates variacioes istatAeas

de la misma Jace ecesario Bue la ca%acidad de re/ulaci de la e/uladora iloto sevaa icremetado co lo cual se va reduciedo el mero de uidades $actiles de

o%erar como e/uladora iloto.

!l a/ravamieto de la situaci aterior a causa de la creciete %eetraci e el "I& de

los %arBues elicos.

@idades meores a 100=W Bue Jistricamete reali>aro la re/ulaci de $recuecia del

"I& (&i%reses a%el etc.) como uidades %iloto a o %uede cum%lir esa $uci %or su

%eBueFa ca%acidad res%ecto de la ma/itud de reserva reBuerida.


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eBueFos mAr/ees e la e/uladora iloto locali>aci cocetrada de la reserva e

/iro (>oa &Jarra) im%lica maor com%lea ua de sus uidades como re/uladora %iloto so

tuco !l Toro eJuecJe alco &ol.

Gaida cueta de la serie de icoveietes Bue %reseta la utili>aci del modo de

re/ulaci actual se detecta la ecesidad de e$ectuar estudios Bue de$ia u modo de

re/ulaci de $recuecia distriuido Bue %ueda ser %osteriormete im%lemetado e el "I& %ermita el cum%limieto de los estAdares de "e/uridad &alidad de "ervicio estalecidos e la

7orma Tcica ademAs %ermita su%erar los %rolemas a mecioados Bue %reseta el modo

de re/ulaci actual.


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&.0 An'lisis del impacto de la (eneracin Elica

&omo se mecioa al comie>o de la itroducci e los "istemas !lctricos de otecia

los %rici%ales %rolemas Bue a$ecta la estailidad de $recuecia so las di$erecias eEistetes

etre demada /eeraci de eer/a. cada istate la %otecia %roducida %or el sistema

dee ser i/ual a la %otecia total demadada mAs sus %rdidas %ara as mateer la $recuecia

de la red e su valor omial.

Daara a i$luir $uertemete e el

com%ortamieto de todo el sistema elctrico Jaciedo eEtremadamete di$cil su o%eraci. !

%articular el maea estocAstica del vieto. -as

variaciones en la velocidad del viento hacen que la potencia elica generada presente

"luctuaciones que a"ectan directamente la regulacin primaria . secundaria del sistema . !stas

$luctuacioes se tras$ormarA imediatamete e deseBuilirios etre car/a /eeraci

reduciedo las ca%acidades de cotrol de $recuecia deteriorado %or ede la ca%acidad total

del sistema %ara mae


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ridar u servicio co ua ace%tale co$iailidad

o%erar al mAs aaci de costos.

&uado se calcula los mAr/ees de reserva de la o%eraci es usual Bue a las elicas se les

asi/e %oco o i/ valor de ca%acidad. "i la /raar eer/a sumiistrada %or &!& Bue si/uela demada. "i emar/o a medida Bue la /eeraci elica se vuelve ecomicamete mAs

com%etitiva es im%ortate saer cuato es el valor de ca%acidad del vieto a Bue si este valor

la /eeraci elica tiee ua mima cotriuci a la co$iailidad del sistema. or lo tato u

%rostico eEacto %ermitirA cotar co la %otecia de las /raa co%ias del %resete documeto si autori>aci %revia %or escrito de!"T@'I?" !*!&TI&?" "*

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0 #bjetivos

!l !studio %retede de$iir u Esquema de Control Distribuido de Frecuenciae el "I& Bue

%ermita cotrolar de la maera mAs e$iciete co$iale cum%liedo los estAdares de "e/uridad &alidad de "ervicio estalecidos e la 7orma Tcica todos los desalaces de %otecia Bue

%ueda %roducirse e el sistema atediedo las ecesidades iJeretes a u Sistema de Potencia

en constante crecimiento.


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Es/uema de Regulacin propuesto

.1 Descripcin del Es/uema

!l esBuema de re/ulaci %ro%uesto %latea tres loBues de cotrol claramete de$iidos

1. &otrol %rimario de $recuecia distriuido e todo el "I&.

2. &otrol secudario de $recuecia distriuido e ua o mAs cetrales.

3. &otrol terciario de $recuecia co distriuci a de$iir %or la '? acorde al esceario.

*a $i/ura si/uiete esBuemati>a la idea %ro%uesta.

Figura ,() & Esquema Distribuida de Frecuencia a aplicar en el SC

*os tres loBues de cotrol se ecuetra totalmete desaco%lados tem%oralmete tiee

$ucioes es%ec$icas a cum%lirK la descri%ci coce%tual de cada loBue de cotrol se Ja

desarrollado e la itroducci ca%tulo 2.10n#lisis conceptual . Estado del arte del Control deFrecuenciaK las %articularidades de im%lemetaci so aali>adas a cotiuaci del esBuema.


22;141

"ontrol)rimario

ctivaci (O$)

*imita las desviacioes

*iera eservas

estalece la $recuecia cotrol I

"ontrol.erciario

"ontrol*ecundario

ctivaci (O$)

*iera rea


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.& Especi%icaciones de cada uno de los blo/ues de control

.&.1 "ontrol )rimario de Frecuencia!l !sBuema de &otrol rimario de ,recuecia es el Bue de$ie el coce%to de Control

Distribuido. Bu se elimia el coce%to de unidades reguladores (u mero reducido de

uidades co estatismo reducido reali>ado &,) se %ro%oe u &, co todas las uidades del

"I& ivolucradas.

*as es%eci$icacioes tcicas mimas la %ro%uesta de im%lemetaci u aAlisis de la

distriuci to%ol/ica actual e el "I& se aali>a a cotiuaci.

Especi%icaciones t7cnicas m!nimas

!l &otrol rimario de ,recuecia (&,) se o%erarA e $orma automAtica %artici%arA e

l todas las uidades /eeradoras Jailitadas %ara &, del "I&.

Todo eerador Bue Buiera a%ortar co sus mABuias al &otrol rimario de ,recuecia

deerA estar Jailitado de acuerdo a lo reBuerido e la 7T de "&" vi/ete.

!l &'& oservarA Bue los sistemas de e/ulaci rimaria de cada uidad /eeradora

cum%la %ermaetemete co las codicioes %ara la Jailitaci %ara el &,

es%eci$icadas e la 7T de "&" vi/ete.

*os mAr/ees de reserva estarA distriuidos de maera ui$orme etre todas las

uidades Bue %artici%e del &,.

!l des%acJo de /eeraci se reali>arA teiedo e cueta Bue la %otecia asi/ada a cada

uidad /eeradora U el %orceta


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estado del sistema de &, de los mismos a los $ies de su iclusi e la ro/ramaci

co el %orcetacosidera la res%uesta iversa iJerete a mABuias JidrAulicas.

"e cosidera a%ro%iado tami Bue todo /eerador Bue vare su /eeraci e

cum%limieto de ua orde del &'& lo Ja/a co u /radiete de car/a Bue te/a e

cueta su icidecia sore la $recuecia a $i de o itroducir %erturacioes adicioales.


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Implementacin

!l !sBuema de &, %ro%uesto %reseta dos $ases de %uesta e o%eraci

Fase )% mplementacin a corto pla1o

Fase '% mplementacin a largo pla1o

"i ie la $iloso$a del !sBuema e amas $ases es la misma la %rimer %ro%uesta se

cosidera de aplicacin cuasi inmediatamietras Bue la se/uda la cual o%timi>a el coce%to

%latado de CPF DS2R34D5 co$orma el esBuema ideal se/ el cosultor se etiede tiee

u tiem%o de aAlisis %uesta e marcJa al/o mAs im%ortate.

mplementacin a corto pla1o

!l !sBuema de &otrol rimario de ,recuecia serA reali>ado %or todas aBuellas mABuias

Bue e la actualidad %resete !@*'? '! C!*?&I'' Jomolo/ado. ara todos aBuellos

re/uladores Bue o veri$iBue los criterios mimos de desem%eFo estalecidos e la 7Tde "&"

vi/ete (actuali>ada a ?cture de 200#) serA ecesaria su adecuaci.

mplementacin a largo pla1o

!l esBuema de &, %ro%uesto a lar/o %la>o o%timi>a el coce%to %lateado e el esBuema a

corto %la>oK la di$erecia clave radica e Bue el &, deerA ser reali>ado %or todas cada ua de

las uidades ivolucradas e el "I&.

"i ie se cooce Bue eEiste uidades si esta ca%acidad se %ro%oe %latear %ara stas

%ara todas aBuellas Bue o les resulte coveiete %artici%ar del esBuema u marco ecomico

re/ulatorio Bue %or u lado %ermita reali>ar com%ra - vetas de ca%acidad de re/ulaci %or el

otro icetive la %artici%aci e el !sBuema.

Se considera mu. interesante estudiar la posibilidad de incorporar las unidades vapor de las

centrales trmicas de ciclo combinado al Esquema de CPF/ incrementando as la capacidad . la

distribucin del Esquema6 Se destaca aqu que Estudios Electricos SR- tiene alta e$periencia eneste aspecto/ habiendo desarrollado la1os de control para este tipo de unidades en/ entre otras/

las siguientes centrales trmicas%

)( C2 2ucum#n 7'$)*8+90 : )$),8+90;

'( C2 -ujan de Cu.o 7)>+90;

*( C2 0ES Paran# 7'$'8' : *=8+90;

4. &T Termodes (2E204 + 230=C)


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Distribucin del ")F en el *I"

ara aali>ar la distriuci to%ol/ica de la ca%acidad Bue %reseta actualmete el "I& e

cuato a &otrol rimario de ,recuecia (uidades Bue el la D' sumiistrada %or la '? tiee

?C) se Ja diseFado el esBuema de la %A/ia %rEima. !l mismo Ja sido divido e 6 /rades

Areas descri%tas a cotiuaci

?rea )/ @orte

eeraci 'emada situada a%roEimadamete al orte de ";! Huillota. 7o iclue la

/eeraci e ";! "a *uis.

?rea '/ Centro

eeraci 'emada situada a%roEimadamete etre ";! Huillota ";! coa. 7o

iclue los loBues de /eeraci JidrAulica del *a/o =aule.

?rea */ Sur

eeraci 'emada situada a%roEimadamete al sur de ";! coa. 7o iclue los

loBues de /eeraci JidrAulica del *a/o *a


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.&.& "ontrol *ecundario de Frecuencia

!s aBu dode se ecuetra la se/uda di$erecia clave etre el !sBuema de &otrol

%ro%uesto el !sBuema actualmete im%lemetado. !l &", %ro%uesto elimia el coce%to de

unidad piloto (ua ica uidad co estatismo ulo reali>ado &",) %ro%oe u &", eEtero a

cualBuier re/ulador %articular de velocidad co acci distriuida sore u coar &",. *a remueraci deera estar directamete relacioada $actores tales como

reserva declarada (cosiderado Bue la cetral o %odrA veder esta %otecia)

%recio del &", resultate del des%acJo de /eeraci vi/ete

$actores de e$iciecia Jorarios

desem%eFo de la cetral e el cotrol de la $recuecia a sea como ica cetral asi/ada

o detro de u /ru%o de cetrales.

*as es%eci$icacioes tcicas mimas las distitas %ro%uestas de im%lemetaci se

aali>a a cotiuaci.

Especi%icaciones t7cnicas m!nimas

&otrol eEtero %re$eretemete automAtico viculado co las uidades o cetrales

ivolucradas mediate u elace de alta co$iailidad

*as uidades a reali>ar &", deerA estar Jailitadas de acuerdo a lo reBuerido e la 7Tde "&" vi/ete.

*as uidades a reali>ar &", deerA %resetar ua etrada auEiliar de cosi/a de

%otecia la Bue resultarA til tami e caso de ua $utura im%lemetaci de &.


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Implementacin

*a $iloso$a del &", %lateada e el desarrollo del !studio Ja sido diseFada co loBues

accioes de cotrol sim%lesK el resultado Ja sido e todos los casos u desem%eFo altamete

satis$actorio.

&omo se oserva a cotiuaci el cotrol cosiste de u loBue I (%uede ser tami +I)

Bue se ecuetra cotiuamete ite/rado la seFal de error %roveiete de la di$erecia etre la

$recuecia medida e u %uto del sistema o e u coales

Figura ,(, & Esquema del Control Secundario de Frecuencia

l o estar cotrolada la acci de &", %or los %ro%ios re/uladores de velocidad es %osile

desaco%lar las accioes de &, &", tato como se desee %ermitiedo Bue los desalaces

iiciales %roducto de ua %erturaci (o de ua variaci ormal de demada) sea cotrolados

%or el &, co ua costate de tiem%o elevada u cotrol ite/ral la acci del &", se Ja/a

e$ectiva o slo devolviedo las reservas asi/adas al &, sio tami llevado la $recuecia a

su valor de cosi/a.

cotiuaci se %reseta distitas alterativas de im%lemetaci mateiedo e

todos los casos la $iloso$a de cotrol recietemete desarrollada.


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0lternativa )% CSF centrali1ado en una central/ comunicado directamente con las unidades

involucradas

*a $i/ura si/uiete muestra u esBuema sim%li$icado del &", %ro%uesto cotrolado

distitas uidades de ua misma cetral.

5nidad1

re$

(#;

d

'ist.$

$0


1s

5nidad &

5nidad 0

5nidad n

!tradas

eserva uidad 1eserva uidad 2

eserva uidad

!tradas

"eFales

Figura ,(8 & Esquema de Control Secundario de Frecuencia para unidades de una central

! este caso el cotrolador acta directamete e la re$erecia de velocidad de cada ua de

las uidades ivolucradas e el &",.

9entajas

&omuicacioesK todas so de carActer %uramete local

Desventajas

&", locali>ado e u L%utoM del "I&

*imitado mero de cetrales co ca%acidad su$iciete %ara reali>ar &",


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0lternativa '% CSF centrali1ado en un grupo de centrales/ comunicado con P-CBs locales en

cada central involucrada

!* &", se reali>a %or u coados e cada ua de las cetrales ivolucradas siedo stos los ecar/ados de

distriuir las seFales a cada ua de las re$erecias de %otecia de las distitas uidades de la

cetral (ver $i/ura 4.6).

Es importante destacar que el vnculo de comunicacin entre las centrales no necesita ser de

alta velocidad de trans"erencia6 s de elevada con"iabilidad(

'ist.$

$0


1s

!tradas

)eserva cetral 1)eserva cetral 2

)eserva cetral

!tradas "E3RAL1

)L")L"

G G G"eFales

Figura ,(A & Esquema de Control Secundario de Frecuencia para distintas centrales

9entajas

&omuicacioesK si las cetrales a cueta co elaces de comuicaci (eado e ua %eBueFa >oa del "I&.


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0lternativa *% CSF centrali1ado en el Centro de Control del CDEC&SC

Teiedo %resete Bue el vculo de comuicaci etre el %ro%io &", las uidades

cetrales a cotrolar o reBuiere elevada velocidad de tras$erecia se ecuetra coveiete

e$ectuar el &", cetrali>ado e el &etro de ?%eracioes del &'!&-"I& %ermitiedo comuicarse

cotrolar uidades del Area sur cetro ;o orte del sistema.

!ste modo de o%eraci %ermite cotem%lar reserva secudaria distriuida e todo el

sistema lo/rado maor $leEiilidad co$iailidad e la o%eraci

)( En caso de separacin del sistema en islas/ un adecuado control de reservas permitira

contar con CSF en cada una de las #reas/ colaborando a recuperar su operacin normal(

'( Cuando la trans"erencia S4R @5R2E por el Sistema troncal se encuentra al lmite/ la

distribucin de reservas de CSF resultara "undamental para un adecuado control post&

contingencia(

!l si/uiete esBuema resume la alterativa %ro%uesta

"entrode #peracin

CENTRALESNORTE

"E3RALE**5R

CSF

CENTRALESCENTRO

;!nculos de "omunicacin

I$ormaci relativa a uidades Bue%artici%a del &",+ reservas dis%oiles+ etc.

*e>ales

"alida del cotrolador PLCPLC

"entral ?

Figura ,( & Esquema de Control Secundario de Frecuencia centrali1ado en el Centro de 5peraciones del CDEC&SC

9entajas

%osiilidad de distriuir reservas %ara &", e todo el territorio del "I&

cualBuier cetral %odra %artici%ar del &",

Desventajas

&omuicacioesK si ie el elace o dee teer elevada velocidad de tras$erecia laalterativa reBuiere de u vculo o-lie co el &etro de ?%eracioes del &'!&-"I&.


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.&.0 "ontrol erciario de Frecuencia

!l cotrol terciario tiee como %rici%al o


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!l !sBuema de &", /eera las si/uietes vetaado cotrol de

$recuecia.

Teiedo %resete Bue el lmite de tras%orte del "istema de Trasmisi Trocal se calcula

teiedo e cueta etre otras cosas el icremeto de %otecia Bue /eera u &, &",

cocetrado slo e uidades JidrAulicas e el Area sur se cosidera Bue este esBuema %odra

icremetar tal lmite /eerado ua veta


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2 )articularidades@ convenciones supuestos para el Estudio

2.1 M'rgenes de reserva empleados en el Desarrollo del Es/uema

*as reservas cosideradas %ara la de$iici del !sBuema de e/ulaci de ,recuecia

deriva del estudio L&?7T?* '! ,!&@!7&I ] '!T!=I7&I^7 '! !"!C"M emitido %or el

&'!&-"I& el 30 de ril de 200#. ! las coclusioes de este estudio %uede destacarse los

si/uietes %Arra$os

--

-a metodologa utili1ada para determinar el porcentaje de reserva ptima para CPF en el

SC se reali1a separando la reserva destinada a equilibrar las variaciones de "recuencia

provocadas por "luctuaciones normales de la demanda . la reserva destinada a equilibrar lasvariaciones de "recuencia provocadas por prdidas de generacin(

De esta manera/ se determin que la reserva para CPF relacionada con desviaciones de

"recuencia producidas por "luctuaciones instant#neas de la demanda es de :&8)+/ la que se

debe asignar a la unidad reguladora piloto(

Por otra parte/ se determin que el monto de reserva ptima para CPF relacionado con

desviaciones instant#neas de "recuencia producidas por prdidas intempestivas de generacin es

del orden de '==+(

De acuerdo con lo anterior/ la reserva total econmicamente ptima para el CPF del SC/ es

de 251MW(

Para el CSF se determin un monto de reserva/ requerido para el error en la previsin de la

demanda/ de 120MW(

Dado lo anterior/ la reserva en giro total de requerida por el sistema 7reserva primaria m#s

secundaria; result del orden de 371MW(

--

'ee destacarse Bue el desarrollo del !studio %latea como o


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2.& Representacin del Es/uema actualmente implementado

ara la re%resetaci del !sBuema de &otrol de ,recuecia actual (e cuato a reservas

mABuia re/uladora mABuias colaoradoras) se Ja cosiderado la o%eraci real del "I& del

da 01 de ?cture de 200#. *a si/uiete tala resume los mAr/ees de reserva dis%oiles co u

la%so de 5 miutos etre las 1#.30Js las 20.15Js. *as simulacioes cosidera la columa

remarcada e e/rita (1#.40Js) a Bue es la Bue mAs se aseme


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2.0 5nidades con capacidad de reali$ar "ontrol de Frecuencia

"e Ja su%uesto e el desarrollo del !studio Bue todas las uidades Bue %resetaa

modelado su re/ulador de velocidad (o Jaa su$iciete i$ormaci %ara su modelado) e la D'

sumiistrada %or la '? tiee la ca%acidad de reali>ar cotrol de $recuecia. *as uidades si

modelo de ?C si i$ormaci tcica %ara su modelado se Ja cosiderado ica%aces de

reali>ar tal acci de cotrol. *a si/uiete tala es%ec$ica cuAles de las uidades modeladas Ja

sido cosideradas ca%aces de reali>ar cotrol de $recuecia.

@7I''!" TN=I&"

@idad =C @idad =C

uacolda 1 1960 Termo%aci$ico 1 300




Cetaas 1 1350 Tierra marrilla 19##

Cetaas 2 2590 !s%ios 1 29#

Cetaas 3 29#9 !s%ios 2 29#

&ei>as 1 9# !s%ios 3 29#

&ei>as 2 9# !s%ios 4 29#

&ei>as 3 9# !s%ios 5 392

7ueva eca T 3041 Guasco 1 280

7eJueco I T 2930 Guasco 2 280

7eJueco II T 3000 Guasco 3 280

7eJueco III 1116 Guasco 4 #4

Huitero T1 1905 Guasco 5 #4

Huitero T2 1905 ?livos 1 18

"a Isidro II T 3050 ?livos 2 18

"a Isidro T 2836 ?livos 3 18tilJue 1 (&eelca) 635 ?livos 4 18

tilJue 2 (&eelca) 635 &am%aario 1 695

Gorcoes 313 &am%aario 2 695

*os ios 1388 &am%aario 3 695

"ata *idia 1412 &am%aario 4 495

2abla 8(' & 4nidades trmicas con capacidad de reali1ar control de "recuencia


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@7I''!" GI'\@*I&"

@idad =C @idad =C

l$al$al 1 #50 *os Huilos 1 133

l$al$al 2 #50 *os Huilos 2 133

&ol 1 2500 *os Huilos 3 128

&ol 2 2500 coca/ua 1 (Dlaco) 560

=acJicura 1 530 Isla 1 358

=acJicura 2 530 Isla 2 358

&adelaria 1 1600 &i%reses 1 310

&adelaria 2 1600 &i%reses 2 310

tuco 1 1600 &i%reses 3 310tuco 2 1600 &urilliBue #00

a/ue 1 2400 "a I/acio 350

a/ue 2 2400 &o$luecia 1 964

!l Toro 1 1050 &o$luecia 2 964

!l Toro 2 1050 eJuecJe 1 2#00

!l Toro 3 1050 eJuecJe 2 2#00

!l Toro 4 1050 *oma lta 400

alco 1 4020 a%el 1 960

alco 2 4020 a%el 2 960

"au>al 1 320 a%el 3 960

"au>al 2 320 a%el 4 960

"au>al 3 320 a%el 5 960

HuelteJues 1 133 &autillar 1 900

HuelteJues 2 133 &autillar 2 900

HuelteJues 3 133 Goritos 5#8

2abla 8(* & 4nidades hidr#ulicas con capacidad de reali1ar control de "recuencia


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2. Implementacin del "*F en el *imulador

Frame

ara el modelado del &", e el simulador ower ,actor 'i/"ilet se Ja creado u "rame

Bue vicula la medici de la $recuecia e del sistema el cotrol secudario %ro%iamete dicJo

los re/uladores de velocidad de los /eeradores Bue reali>arA la re/ulaci secudaria. !l

dia/rama de loBues del "rame la tala de elemetos se muestra e las $i/uras si/uietes

fehz

dfsec..

y1

y2

y3

y4

dfsec_

i3

dfsec_i2

dfsec_i1

BarraStaBar*,ElmTerm*

Slot U4ElmPcu*

Slot U3ElmPcu*

Slot U2ElmPcu*

Slot U1ElmPcu*

S!*

"

1

2

3

4

"

1

2

3

Figura 8() & D3 Frame para CSF

Figura 8(' & -ista de elementos de"inidos en el "rame

*os slotde$iidos e el "rameso

3arraK se le dee asi/ar la arra dode se medirA la res%uesta diAmica de la $recuecia

&",K se le dee asi/ar el modelo del &",

"lot @1 ... "lot @4K se le dee asi/ar los re/uladores de velocidad de cada ua de las

mABuias Bue %artici%arA del &",. *a $i/ura muestra u mAEimo de 4 uidades siemar/o se %uede eEteder al mero deseado si maores com%licacioes.


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"ontrol

&omo Ja sido es%eci$icado e el ca%tulo 4.2.2 el dia/rama de loBues del &", cosiste

Asicamete de u cotrol ite/ral %ro%orcioal - ite/ral de%ediedo de los %arAmetros

i/resados e el loBue I'. *a $i/ura si/uiete muestra el 'D la lista de %arAmetros del &",

im%lemetado e el simulador.

dffehz

u

yo4

yo3

yo2

y4

yo1

y3

y2

f_ref

y1

dfsec

$istri%uidor

"

1

2

3

4

"

1

2

3

1&''

o(st_

!re..

) mi(_P*$_ma+1-','i,'d

/a+

/i(

o(trol_S!#

"

"1

2

3

4

1

2

3

Figura 8(* & D3 Control Secundario de Frecuencia

*as salidas deomiadas .o)/ .o'/ .o* e .o,corres%ode a las etradas e la re$erecia

de car/a de los re/uladores de velocidad iterviietes.

Figura 8(, & -ista de par#metros de"inidos en el modelo


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Respuesta din'mica

ara e? S S!

o(trol Secu(dario de !recue(cia

$ate# 11&1&2""

?((e+# &2

DIgSILENT

Figura 8(8 & Respuesta din#mica del CSF

"e a%recia claramete e la simulaci Bue co el &", e servicio la $recuecia retora a

su valor de cosi/a lue/o de trascurridos a%roEimadamete 5 miutos. ara lo/rar esto la

%otecia de salida de ua de las uidades la Bue reali>a el cotrol secudario se icremetasi/i$icativamete %or la acci del cotrol a%ortado la %otecia ecesaria %ara restalecer la

$recuecia.


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2.2 *imulacin del EDA"

&uado Ja sido ecesarios los esBuemas de corte de car/a se Ja simulado de maera

maual cosiderado evetos de car/a se/ la lista %ro%orcioada %or la '? e el i$orme

L!"T@'I? !"H@!=" '! '!"&?7!_I^7 @T?=\TI&?" '! & 2008-200#M.

?&!7T!" '! TI&I&I^7 !7 !'& ? D ,!&@!7&I

@mral ZG>[ 4#0 48# 488 489 485 483#AL

radiete ZG>;s[ -06 - -06 - - -

&?T! "I& ZV[ 92 18 92 18 18 18 216

2. "ontingencias estudiadas

'esde ua %tica terica las coti/ecias e u !studio de e/ulaci de ,recuecia Ja

de clasi$icarse se/ el %orceta


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&& "a Isidro 2 350=W

alco uidades 1 2 382=W c;u

&omo el esceario de meor demada cosiderado e el !studio es de 3200=W el mAEimo

d$icit de %otecia al Bue %uede estar sometido el "I& es d =4003200

100 = 125 %.

)e/ue>as perturbaciones

erturacioes Bue o /eera cortes de car/a (% X 5V)K so atedidas eEitosamete

mediate el !sBuema de e/ulaci de ,recuecia (&, &",). !sta caracterstica Jace Bue las

!H@!`" !T@D&I?7!" sea estudiadas eEJaustivamete %ermitiedo aali>ar e detalle

el desem%eFo del esBuema %ro%uesto.

Medianas perturbaciones

! el "I& los cortes de car/a ademAs del %eracioes ecomicas %ara otros a/etes del =ercado !lctrico. *as

!T@D&I?7!" =!'I7" com%redidas e el ra/o de 5V X % X 8V demada detallados

i$ormes aAlisis %ost-$alla si como cosecuecia de las mismas se %roduce cortes de car/a

%or su$recuecia.

,rete a este ivel de %erturaci los 'istriuidores reBuiere Bue el &, evite los cortes

de car/a %or su$recuecia. medida Bue la %erturaci aumeta este reBuerimieto o es

tcica i ecomicamete viale. *a !"!C ^TI= %ara &, es calculada estacioalmete a

e$ectos de miimi>ar el costo total o%erativo Bue resulta de sumar el costo de la !er/ia 7o

"umiistrada (!7") %or cortes de car/a %or su$recuecia el costo de la reserva %ara &,.

Si bien no siempre es tan clara la divisin de estos tres tipos de perturbacin/ las

simulaciones planteadas pretenden barrer todo el rango de severidad . evaluar/ para cada tipo de

perturbacin desde una ptica levemente distinta/ el desempeJo del esquema(


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Estudio con la 4D simpli%icada

.1 )or/u7 emplear una 4D simpli%icada

*a D' sim%li$icada se asa e la D' detallada recreado co la maor eEactitud %osile el

cooes Bue

coduce a em%lear diseFar coce%tualmete el !sBuema sore ua D' sim%li$icada so

mucJas etre ellas

$acilidad $leEiilidad %ara estudiar diversas co$i/uracioes de o%eraci;re/ulaci tales

como reservas estatismos tiem%os de res%uesta dis%osici de uidades %artici%ates e

el &, etc.

tiem%o de simulaci es%ecialmete %ara el aAlisis del cotrol secudario de $recuecia

dode las simulacioes eEcede los 5 miutos

e$oBue e coce%tos /eerales

$acilidad %ara discrimiar etre loBues de /eeraci JidrAulica trmica ti%o /as

trmicas ti%o va%or elica.

*a %rici%al vetaar u mero de situacioes;alterativas de cotrol

cosideralemete maor al Bue se %odra aali>ar co la Dase de 'atos com%leta. "i ie la

metodolo/a de traa


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.& "aracter!sticas de la 4D

Detalle de los elementos modelados*os bloques de generacin Ja sido de$iidos e ase a su ti%o de mABuia %rimaria

(eBuivaletes JidrAulicos va%or /as elicos). !stos loBues estA distriuidos e el sistema

se/ su uicaci to%ol/ica su cotrol de velocidad (cotrol de cotrol de $).

*os bloques de demandaJa sido de$iidos %ara oteer tras$erecias %or el sistema de

trasmisi acordes a lo oservado e los escearios de$iidos e la D' com%leta.

*os sistemas de transmisinre%resetados Ja sido el sistema de 500QC e su totalidad el

sistema de 220QC e $orma %arcial. *os sistemas de meor tesi o Ja sido re%resetados.

*os esBuemas ui$ilares las talas Bue idica la corres%odecia etre cada /eerador

eBuivalete sus uidades ivolucradas se ecuetra detallados e el eEo 2. articularidades

de la D' sim%li$icada ca%tulos 11.1 11.2.

*os modelos de re/uladores de tesi cosiderados %ara todas las uidades so !_&1

%arametri>ados de $orma tal Bue su res%uesta veri$iBue los criterios de desem%eFo estalecidos

e la 7T de "&" vi/ete.

*os modelos de turia re/ulador de velocidad Ja sido %lateados se/ el ti%o de

mABuia %rimaria

las uidades JidrAulicas %reseta modelada turia ?C mediate ua sim%li$icaci

del estAdar %cuG]?C5

las uidades trmicas ti%o /as icor%ora ademAs el cotrol de tem%eratura la>o de

cotrol mu im%ortate %ara el ti%o de !studio. *os modelos se asa e el estAdar

%cu"TW'.

las uidades trmicas ti%o va%or %reseta modelada turia ?C mediate ua

re%resetaci %articular diseFada es%ec$icamete %ara este estudio

las uidades elicas o %reseta modelos de re/ulador de velocidad.

ara simular el cotrol secudario de $recuecia se Ja modelado u cotrol ide%ediete

diseFado es%ec$icamete %ara el !studio.

*os dia/ramas de loBue ('"*) de los C de los ?C se %reseta e el eEo 2

ca%tulo 11.3 =odelos de re/uladores.

*os dia/ramas de loBues los caractersticas de im%lemetaci del &", se detalla e el

ca%tulo 5.4 Im%lemetaci del &", e el "imulador.


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Escenarios de operacin

! esta $ase del !studio Ja sido cosiderados $udametalmete los 4 escearios co

caractersticas eEtremasK demadas altas a se

Ja aali>ado u esceario de demada media co Jidrolo/a media.

Teiedo %resete Bue las di$erecias etre los escearios de 200# 2010 so mimas se

Ja em%leado e todas estas simulacioes las demadas to%olo/as corres%odietes al aFo de

estudioK 200#.

"e Ja veri$icado Bue cada esceario veri$iBue las mismas caractersticas de des%acJo

demada tras$erecias to%olo/a Bue el esceario corres%odiete e la D' detallada

a%roada o%ortuamete %or la '?. !l detalle de estos escearios %uede ser aali>adodirectamete desde ower ,actor co la D' sumiistrada ad


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.0 ;alidacin de la 4D

"e %latea %ara la validaci de la D' sim%li$icada la si/uiete simulaci

!sceario Gidrolo/a =edia 'emada =edia

erturaci 'escoeEi de la uidad Cetaas 2 ('!"&G? 220=W)

eserva %or uidad %ara &, 9V

!statismo %romedio 5V

=ediate esta simulaci se %retede com%arar las res%uestas de la D' sim%li$icada la

D' com%leta $rete a ua %erturaci de mediaa a elevada itesidad.

*a $i/ura si/uiete %reseta la velocidad del Ienerador El 2oro ) %ara la D' detallada suaAlo/o IeneradorKEGKLidroK=* %ara la D' sim%li$icada.

"e oserva all Bue la D' com%leta sumiistrada %or la '? resulta satis$actoriamete

re%resetada mediate la D' sim%li$icada desarrollada es%ec$icamete %or !! %ara el 'esarrollo

de este roecto. "e oserva ua res%uesta sumamete seme


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. An'lisis del Es/uema de "ontrol propuesto

..1 An'lisis Est'ticorevio a la ea %ara cada uo de los escearios

%resetados e la D' com%leta (versi ower ,actor 14.0) los iveles de reserva ecesarios e

cada uidad %artici%ate del &, %ara cada uo de los escearios de maera tal de mateer las

reservas estalecidas al comie>o del !studio.

*os iveles de reserva so calculados cosiderado la reserva total idicada e el ca%tulo

5.1 =Ar/ees de reserva em%leados e el 'esarrollo del !sBuema ua distriuci ui$orme

sore todas las uidades Bue actualmete tiee la ca%acidad de reali>ar &,.

!"&!7I? &&I''

&, Z=C[

V '! !"!C ?

@7I'' &,`? GI'?*?b '!=7'

200#

Gmeda lta 46400 53#

=edia lta 45150 554

"eca lta 36300 68#

Gmeda Da


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..& An'lisis Din'mico

!l esBuema %ro%uesto %ara el cotrol %rimario se diseFa aali>a $udametalmete

mediate %eBueFas mediaas %erturacioesK so stas las Bue el &, debeecesariamete

cotrolar. simismo a modo de veri$icar el cotrol se aali>a el desem%eFo cuado el sistema es

%erturado $uertemete (desalace de %otecia su%erior al 9V).

*a tala 6.2 %A/ia 51 %reseta u resume de todas las coti/ecias aali>adas

destacado los as%ectos mAs relevates. !l detalle de cada ua de las simulacioes %uede

ecotrarse e el0ne$o *( Simulaciones con la 3D simpli"icada %A/ia #9. !l aAlisis diAmico

/loal de todas estas simulacioes se %reseta a cotiuaci

"e Ja simulado e cuato a desalaces %erturacioes de severidad a


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&uado la %erturaci /eera u desalace de %otecia mu elevado la ecesidad

del !'& es ievitale

el icremeto e la reserva dis%oile /eera ua me).


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!sceario"imulaci erturaci

eserva %or

uidad ZV[

eserva total

ZV[ - Z=W[

!statismo

%romedio ZV[&otrol

$mi

ZG>[oservacioes

Gidrolo/a 'emada

Gmeda

Da


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Estudio con la 4D completa

.1 An'lisis de la 4ase de Datos proporcionada por la D#

*a D' com%leta del "I& %ara el desarrollo del !studio Ja sido sumiistrada %or la '? del

&'!&-"I& e $ormato 'I/"I*!7T ower,actor 14.0.513.1. *a misma se Ja cosiderado a%ta

%ara el desarrollo del !studio.

*a D' cueta co u coados rea


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Figura () & Estructura de la 3D

esulta im%ortate destacar Bue %ara Bue eEista coJerecia e los aAlisis de la D' deecosiderarse los escearios de o%eraci coteidos e la car%etaAgo_2009


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Elementos de transmisin incorporados

,!&G '! !7T'

?D

?T!7&I

Z=W[`? =!"

200# ?cture "uestaci "eccioadora 7o/ales -

'iciemre 7uevo Tramo de *ea !l odeo &Jea 1 E 220QC 260

2010

!ero &amio de coductor lea aJuel - &Jea 220QC &1 400

ril *ea 7o/ales - ol%aico 2E220 QC 2E1500

ulio&amio de coductor lea aJuel - &Jea 220QC &2 400

*ea . aJuel - &Jea 2E220QC 2 circuito 260

2abla () & Elementos de trasmisin incorporadas

5nidades de generacin

,!&G '! !7T'?D

?T!7&I

Z=W[`? =!"

200#

"e%tiemre&etral &ar uacolda 03 135

&etral 'iesel &alle-&alle 20

?cture

&etral 'iesel !melda 96

&etral !lica &aela II 60

&etral !lica =ote edodo 38

7oviemre

Turia 'iesel &am%aario IC && 60

&etral Gidroelctrica *icA 19

&etral !lica Totoral 46

2010

!ero7ueva ca%acidad lata co/eeradora rauco 22

&etral &ar 7ueva Cetaas 240

uio &etral &ar uacolda 04 13#

ulio &etral Gidroelctrica &o$luecia 155

2abla (' & 4nidades de generacin incorporadas

*istemas de control

"e Ja icor%orado a la ase de datos los si/uietes sistemas de cotrol

e/uladores de velocidad re/uladores de tesi estaili>adores a las uevas uidades

icor%oradas se/ corres%oda.

&otrol "ecudario de ,recueciaK Frame Control. !l detalle del modelado se %reseta e

el ca%tulo 5.4 mplementacin del CSF en el Simulador(

"e Ja modi$icado los re/uladores de velocidad de las uidades !l Toro tuco &ol

=acJicurA icor%orado ua etrada auEiliar re$erecia de %otecia ecesaria %arasimular el &otrol "ecudario de ,recuecia.


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. An'lisis individual de cada modelo de (#;

&omo %arte de la %re%araci aAlisis de la ase de datos se estudia el com%ortamieto

diAmico relativo al cotrol de velocidad de las uidades /eeradoras de maor relevacia e el

sistema. =As es%ec$icamete se LesaaM todas las uidades Bue e la ase de datos

sumiistrada %or la '? cueta co cotroladorespotencia & velocidad %osea ua %otecia

su%erior a 50=C C unidadesJ.

!l %rici%al oi(e

","","","

)","","","

Figura (' & 3anco de Pruebas para el an#lisis individual de los Reguladores de 9elocidad


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An'lisis de banda muerta@ estatismo tiempo de establecimiento

@a ve> modelado el aco de %rueas se a%lica u escal de a%roEimadamete 005V

e la re$erecia de $recuecia del cotrol de %otecia veri$icAdose as la ada muerta (D=).

*ue/o se reali>a otra simulaci a%licado u escal de a%roEimadamete 05V %ara cuati$icar

el estatismo el tiem%o de estalecimieto de la uidad. "i estos valores o resulta correctos

se aada %ara la veri$icaci de banda muerta/ estatismo . tiempo de

establecimiento. *a ase de %otecias es " E cos.

3"",""2"",""1"",""","" s

",

",0

",4

",2

","

",6

7e(erador =alco 1# Ste)"."5C ) Derificaci( Ba(da /uerta

7e(erador =alco 1# Ste)".5C ) ParFmetros


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Ajuste para operar con distintos estatismos

&omo com%lemeto a estos !studios de Ceri$icaci se otiee los %arAmetros ecesarios

%ara Bue el estatismo ate estas codicioes de o%eraci resulte 5V 8V. !stos valores

%odrA ser utili>ados e el !studio co el sistema com%leto e la D' detallada.

*a si/uiete $i/ura re%reseta las res%uestas de la %otecia de salida de la turia cuado

se a%lica u escal del 05V e la re$erecia de $recuecia co los %arAmetros a


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Determinacin de la potencia m'Kima para c'lculo de reserva

,ialmete se aali>a los ti%os de res%uestas la %otecia mAEima Bue cada sistema

turbina & generador%uede etre/ar %ara las codicioes de ,.

*os resultados oteidos e estas simulacioes serA utili>ados %ara el calculo de las

reservas (=_- '!"&G'?) cosiderado Bue a $recuecia omial co los %arAmetros actuales

(tem%eraturas alturas de emalse etc.) las uidades o %odrA etre/ar ua %otecia maor.

ara reali>ar esta evaluaci se %rocede a a%licar escaloes e la re$erecia de $recuecia

del cotrolador de velocidad Jasta Bue la uidad o aumete la salida de %otecia ate

variacioes e la re$erecia de $recuecia. !l des%acJo iicial se cosidera etre el 80V #0V de

la %otecia omial del ti%o de mABuia."i/uiedo co los mismos lieamietos se muestra a cotiuaci la /rA$ica utili>ada %ara

oteer la %otecia mAEima del modelo del eerador alco 1. ! este caso se %arte de u

des%acJo del #0V se a%lica escaloes e la re$erecia de $recuecia de 1005 (t 1se/) de

101 (t 300se/). &uado la uidad o%era co estatismo i/ual a 5V se alca>a el lmite de

%otecia mAEima co el %rimer escalK el se/udo escal es i/orado (lmite de a%ertura de

vAlvula).

5"",""4"",""3"",""2"",""1"",""","" s

3",""

3",""

36",""

30",""

35",""

34",""

7e(erador =alco 1# Positi:e)SeNue(ce, ?cti:e Po;er i( /

Ste t J 1 seG ) frefJ1.""5Ste t J 1 seG ) frefJ1.""5 Ste t J 3"" seG ) fref J 1."1

31."" /

Ste t J 3"" seG ) fref J 1."1

31."" /

5"",""4"",""3"",""2"",""1"",""","" s

1,"25

1,"""

",65

",5"

",25

",""

",65

7e(erador =alco 1# Tur%i(e Po;er i( .u.

$roo J 5C

=ta_P_/a+

$ate# 11&24&2""

?((e +# &3

DIgSILENT

Figura (8 & Respuesta din#mica para determinacin de potencia m#$ima


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..& Resultados del An'lisis

! $uci de lo oservado e los modelos de la D' sumiistrada %or la '? %ara Bue las

uidades /eeradoras %ueda %artici%ar de la &, serA ecesario rea( C2 2ermo0ndes 7'$'=, : '*=+90;

! la tala Bue se %reseta a cotiuaci se resume %ara cada ua de las uidades

aali>adas la codici actual res%ecto a la 7T de "&" todos los %arAmetros modi$icados

(cuado corres%oda) a $i de cum%lir los reBuerimietos mimos.

! las %rimeras columas se es%eci$ica el omre la %otecia omial su uicaci e el

sistema el ti%o de mABuia %rimaria. *ue/o se i$orma el omre del cotrolador de %otecia e

la D' el cum%limieto (%ositivo o e/ativo) de las eEi/ecias mimas de la orma tcica co

los %arAmetros ori/iales. ! la columa # se adada %or el

modelo se/ se detalla e el %uto 9.4.1 . ,ialmete e la columa observaciones se

descrie las tareas llevadas a cao %ara Bue el modelo cum%la las eEi/ecias de la 7T las

modi$icacioes reali>adas %ara Bue la %otecia mAEima de determiadas uidades se corres%oda

co lo i$ormado %or la '?.


5#;141


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!7!'?"

Z=C[@DI&&I^7 TI? ?C !"TTI"=?

D7'

=@!T

TI!=? '!

!"TD*!&I=I!7T?

=_

Z=W[?D"!C&I?7!"

alco 1 2 4020 "ur Gidro %cu*&? 318# "e rea


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.2 An'lisis Din'mico del Es/uema propuesto

*a tala 9.4 %A/ia 64 %reseta u resume de todas las coti/ecias aali>adas

destacado los as%ectos mAs relevates. !l detalle de cada ua de las simulacioes %uede

ecotrarse e el0ne$o ,( Simulaciones con la 3D detallada %A/ia 125. !l aAlisis diAmico

cada ua de estas simulacioes se %reseta a cotiuaci

*imulacin 1

&omo se mecioa e el ca%tulo 6.3 Calidaci de la D' co la %rimera simulaci se

%retede com%arar la res%uesta de la D' sim%li$icada co la D' com%leta $rete a ua

%erturaci de mediaa a elevada itesidad e el esceario demada media e Jidrolo/a

media. "e simula e amas ases la %rdida item%estiva de la uidad mero 2 de la cetralvetaas o%erado co u des%acJo de 220 =W se oserva la velocidad del Ienerador

El 2oro ) su aAlo/o IeneradorKEGKLidroK=*(

*imulacin &

! este caso se muestra la o%eraci del &, %rimario secudario %ara ua %erturaci

Bue %rovoca u d$icit de %otecia del orde de la reserva secudaria e el esceario de demada

media Jidrolo/a media. articularmete se aali>a e la D' com%leta la evoluci de la

$recuecia los A/ulos de todas las mABuias !;" ate la %rdida del Ienerador 9entanas / Bue

%osee u des%acJo de 115=W.

*as $i/uras %resetadas muestra los %rimeros 30 se/udos %ara el aAlisis del &, lue/o

cosiderado Bue el tiem%o de actuaci del &", es del orde de los miutos la evoluci de las

variale mecioadas e u tiem%o i/ual a 10 miutos (ver $i/uras %A/ias 126 129 128).

! las %rimeras dos /rA$icas se oserva el correcto desem%eFo del &, se/udos lue/o de la

%erturaci se veri$ica Bue al cao de 6 miutos el &", %ermite Bue la $recuecia se

restale>ca correctamete e 50G> mediate el uso de la reserva eEistete e la uidades de

tuco !l Toro Jailitadas %ara tal $i.

!l restalecimieto de la $recuecia %ermite Bue las uidades Bue reali>a &, recu%ere

sus reservas tal como se ilustra e la tercer $i/ura. *ue/o serA ecesaria la acci del cotrol

terciario de $recuecia (&T,) %ara re%oer la reserva secudaria e las uidades de tuco !l

Toro.

*imulacin 0

! 'esarrollo


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*imulaciones 2

! el esBuema actual uo de los modos de o%eraci es co el eerador tuco 1 como

re/uladora. ! el esBuema %ro%uesto de re/ulaci distriuida tuco $ormara %arte del

coa &, &",. =ediate las simulacioes 4 5 se %retede

mostrar la i$luecia Bue tiee la %rdida del /eerador mecioado e amos esBuemas %ara

u esceario de demada media e Jidrolo/a media.

ara %oder aali>ar los esBuemas de re/ulaci se simula amas res%uestas cosiderado

a la uidad tuco 1 des%acJada e 95=W. "e %reseta e el aeEo la evoluci de la

$recuecia los A/ulos de todas las uidades /eeradoras !;" %ara el caso de cotrol distriuido

%ara el esBuema de reserva cocetrada. su ve> se %reseta %ara %oder com%arar amas

res%uestas la evoluci de la $recuecia e amos esBuemas su%er%uesta.

&omo se %uede oservar la res%uesta del sistema resulta mAs e$iciete e el esBuema

distriuido Bue e el cocetrado. "e veri$ica claramete ua meor eEcursi de la $recuecia

%ara el %rimero de los casos.

*imulaciones

"e simula e el esceario demada a


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Jidrolo/a seca demada media. *a maor %arte de las uidades JidrAulicas des%acJadas e

este esceario estA aocadas al cotrol secudario de $recuecia ecotrAdose dividida esta

reserva e las cetrales de tuco !l Toro.

&omo se oserva e las /rA$icas corres%odietes (%A/ias 136 139 138) los cotroles

de las uidades /eeradoras Bue reali>a el &, dismiue su a%orte de %otecia %ermitiedo

Bue la desviaci de $recuecia o cotie icremetAdose. !sto se %uede ver claramete e la

tercer /rA$ica Bue re%reseta la %otecia de turia de la uidades de eJuecJe uacolda.

'eido a Bue la %rdida de car/a ocurrida es maor al moto de %otecia de reserva

secudaria (120=W) trascurridos 9 miutos de simulaci la $recuecia se estaili>a e u

valor maor al de re$erecia %or lo cual serA ecesario reali>ar u redes%acJo del %arBue

/eerador (&T,) %ara devolver a la $recuecia a su valor de cosi/a. &omo %uede verse las 2

uidades de !l Toro 2 de tuco Bue se ecuetra e servicio a/ota su reserva secudaria

estaili>Adose cada ua de ellas e a%roEimadamete 30=W meos Bue el des%acJo iicial.


63;141


64/141

!sceario"imulaci erturaci

eserva %or

uidad ZV[

eserva total

ZV[ - Z=W[

!statismo

%romedio ZV[&otrol

$mi

ZG>[oservacioes

Gidrolo/a 'emada

=edia=edia

4600=W

01

'escoeEi de la

uidad Cetaas 2

(220=W)

90 50 50 &, + &", 4#41

"e %retede compararla res%uesta co la D' sim%li$icada de

maera de validarla %ara los !studios. *a com%araci el aAlisis

se muestra e el ca%tulo 6.3.

02

'escoeEi de la

uidad Cetaas 1

(115=W)

90 50 50 &, + &", 4#98"e %retede aali>ar la res%uesta del "*F distriuido e las

cetrales de tuco !l Toro. "e simula 10 miutos

03

'escoeEi de la

uidad Cetaas 1

(115=W)

- - - &, + &", -"e %retede aali>ar la res%uesta del "*F distriuido e las

cetrales de &olu =acJicura. "e simula 10 miutos

04

'escoeEi de la

uidad tuco 1

(95=W)

90 50 50 &, + &", 4#86

"#3R#L DI*RI45ID# DE FRE"5E3"IA

Alisis del &,. &om%araci de esBuemas. tuco 1 $orma %arte

de las uidades co &", (16V).

05

'escoeEi de la

uidad tuco 1

(95=W)

90 50 50 &, + &", 4#90

"#3R#L "#3"E3RAD# DE FRE"5E3"IA

Alisis del &,. &om%araci de esBuemas. tuco es la

re/uladora.

GmedaDaar la res%uesta del "*Fdistriuido e las

cetrales de tuco !l Toro.

0#

Icremeto item%estivo

de todo el arBue !lico

(180=W)

- - - &, + &", - "e aali>a tami aBu la acci del &",

10

'escoeEi de la

uidad eJuecJe 1

(200=W)

- - - &, + &", - "e aali>a el &,

2abla (, & Resumen de contingencias anali1adas

!"-200#-58;I!!-!"-200#-411; 7o se autori>a co%ias del %resete documeto si autori>aci %revia %or escrito de !"T@'I?" !*!&TI&?" "* 64;141


65/141

Tel +54 341 5680321 (+rotativas)


Ir al dice

"onclusiones Recomendaciones

"ur/e del 'esarrollo %resetado las si/uietes &oclusioes ecomedacioes

"onclusiones

10. &um%liedo co los oa co%ias del %resete documeto si autori>aci %revia %or escrito de!"T@'I?" !*!&TI&?" "*

65;141


66/141

Tel +54 341 5680321 (+rotativas)


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14. *a %artici%aci de la cetrales elctricas e el &otrol de ,recuecia ecesariamete

dee estar i$lueciada %or seFales ecomicas im%uestas %or el mercado elctrico Bue

resulte e ua retailidad coveiete.

15. "e icor%ora u uevo dice de desem%eFo %ara las uidades Bue realice &, Bue

%ermitirA oteer ua maor re/ularidad res%ecto a dices de toma de car/a $rete a

coti/ecias.

16. *as mea el &,). =As allA de las eEi/ecias de la 7T la res%uesta

diAmica de las uidades trmicas $rete a ua coti/ecia resulta mAs e$iciete

Bue la de ua JidrAulica mAs a si se cosidera %ara estas ltimas la res%uesta

iversa iicial.

16.4. !l icremeto iicial de las tras$erecias de %otecia %or el sistema de trasmisi

$rete a ua %erturaci Bue %rovoBue desalaces de %otecia se reali>arA co u

&, distriuido de maera eBuilirada.

16.5. "i ie el esBuema de cotrol actual cum%le todos los reBuisitos de desem%eFo

estalecidos e la 7T de "&" el crecimieto cotiuo del sistema limita las

%osiilidades de cotar co ua unidad piloto co la ca%acidad ecesaria %ara Jacer

L&",M a $uturo.

16.6. l o estar cotrolada la acci de &", %or los %ro%ios re/uladores de velocidad

serA %osile desaco%lar las accioes de &, &", tato como se desee

%ermitiedo Bue los desalaces iiciales %roducto de ua %erturaci (o de ua

variaci ormal de demada) sea cotrolados %or el &, co ua costate de

tiem%o elevada u cotrol ite/ral la acci del &", se Ja/a e$ectiva

devolviedo las reservas asi/adas al &, al llevar la $recuecia a su valor de

cosi/a.


66;141


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Tel +54 341 5680321 (+rotativas)


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16.9. ! caso de se%araci del sistema si ie la $ormaci de islas reBuiere de u

cotrol mu es%ec$ico em%leado la im%lemetaci 3 del &", cada ua de las

islas tedra uidades reali>ado cotrol secudario de $recuecia.

16.8. Teiedo %resete Bue el lmite de tras%orte del "istema de Trasmisi Trocal

se calcula teiedo e cueta etre otras cosas el icremeto de %otecia Bue

/eera u &, &", cocetrado slo e uidades JidrAulicas e el Area sur se

cosidera Bue el esBuema %ro%uesto %odra icremetar tal lmite /eerado ua

vetaos de cotrol e los ciclos comiados %ermitiedo

a las uidades va%or %artici%ar del &,. "e destaca aBu Bue !studios !lectricos "* tiee

eE%eriecia e el tema Jaiedo desarrollado este cotrol e etre otras las si/uietes

cetrales trmicas

&T TucumA (2E135=C + 1E145=C)

&T *u

Regulac Distrib Frec Verdic09

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