14. Preguntas Frecuentes

Parte 2: Planeación de Operación en Sistemas de Potencia

• ¿A que se conoce como Sistema de Manejo de Energía?

Son sistemas de gestión de energía que cuentan con plataforma de hardware confiable y flexible, igualmente podrían estar dotados de un sistema SCADA que permite supervisar de forma exhaustiva, confiable y eficiente las variables del sistema en tiempo real, así como de funciones de Planificación y Control de la Generación, y de funciones de Seguridad del Sistema Eléctrico.

• ¿Qué se conoce como SCADA?

Los sistemas SCADA (Supervisory Control And Data Adquisition) son aplicaciones de software, diseñadas con la finalidad de controlar y supervisar procesos a distancia. Se basan en la adquisición de datos de los procesos remotos.

•  ¿Qué es una contingencia?

Contingencia se define como perturbaciones potencialmente dañinas que ocurren durante la operación en estado estable de los sistemas de potencia.

•  ¿En que consiste el análisis de contingencia?

El análisis de contingencias es uno de los componentes principales de los sistemas modernos de gestión de energía. Cumple el propósito de estimar rápidamente la estabilidad del sistema inmediatamente después de las interrupciones. El estudio del análisis de contingencia implica realizar cálculos eficientes del rendimiento del sistema a partir de un conjunto de condiciones simplificadas del sistema.

•  ¿El análisis de contingencia se hace a través de un solo método?

No, existen varios métodos y entre los más usados podemos mencionar:

Análisis de contingencia usando Flujo de Potencia DC.

Método de Matrices de Análisis de Contingencia.

Cálculo de índice de estabilidad de voltaje.

Flujo de Carga desacoplado.

Flujo de Carga rápido desacoplado.

•  ¿Qué son las funciones de seguridad y de que dependen?

Son funciones que poseen los sistemas de manejo de energía para analizar acciones previstas o imprevistas en un sistema eléctrico, y estas dependen de las prácticas y planeación de la operación de cada entidad o SEP particular.

• ¿Cuáles son las recomendaciones para hacer análisis en estado estable o estacionario?

Para análisis en estado estacionario, se suele usar métodos de flujo de potencia desacoplado como herramienta de diagnóstico.

•  ¿Cuáles son las recomendaciones para hacer análisis en estado dinámico?

Para análisis dinámicos, la técnica usual es terminar tan pronto sea posible las simulaciones que son estimadas para alcanzar el estado estable. Esta estimación es basada en métodos heurísticos tales como desviación de ángulo máximo o modelo equivalente de maquina simple.

•  ¿Por qué es importante hacer simulaciones durante la fase de planificación de las operaciones?

Para asegurar que los recursos de generación y transmisión programados son adecuados para satisfacer los niveles de seguridad establecidos en el diseño para el sistema.

•  ¿Qué sucede si los escenarios simulados no se cumplen?

No es posible garantizar que los escenarios simulados serán los mismos a encontrar en tiempo real, toda vez que las predicciones de demanda no son perfectas; las condiciones meteorológicas pueden ser distintas; e inclusive pueden presentarse eventos, en el sistema eléctrico, no contemplados previamente. De allí que sea necesario incorporar, en el Sistema de Manejo de Energía, una estrategia y plataforma para el Control de la Seguridad en Tiempo Real.

• ¿Cuál sería una estrategia de control de la seguridad en tiempo real?

Los sistemas SCADA/EMS han ejecutado flujo de potencia en línea basado en “Análisis de Contingencia”. Esto es evaluación de seguridad en régimen permanente del estado actual y del estado en un futuro cercano de la operación del sistema por medio de limites térmicos y de voltaje. 

•  ¿De que manera se podría organizar o maximizar la seguridad en un sistema de potencia?

La organización y ejecución de las acciones destinadas a maximizar la seguridad se podrían optimizar identificando cabalmente el estado en que se encuentra el sistema de potencia en un momento dado. Esto se logra empleando algún modelo de estados que se adapte al sistema en estudio.

•  ¿Qué puede hacer que la frecuencia varíe, al punto de colocar en riesgo el sistema de potencia? 

Las sobrecargas por pérdida de capacidad de generación y pérdida de una línea de interconexión, colapsando el sistema de potencia, caso en el cual se sugiere activar un mecanismo para equilibrar el desbalance entre carga y generación. Los desequilibrios de carga y generación provocan oscilaciones de frecuencia, afectando la continuidad y estabilidad de la energía. 

•  ¿Cuáles son los riesgos de las caídas de frecuencia dentro de los sistemas de potencia? 

Desconexión de las unidades de generación eléctrica, que podría generar un efecto cadena frente al resto de las unidades de generación.; detrimento en el tiempo de vida de los equipos. Ambas afectan al consumidor final, la primera causa desconfianza en el sistema y la segunda aumenta la necesidad de reinversión para mantener el servicio, o visto desde lo económico, genera pérdidas. 

• ¿Cómo puede ser compensado el sistema eléctrico luego de haber sido sometido a un desequilibrio de energía?

Mediante la incorporación de grupos electrógenos.

• ¿Qué sucede si una carga grande se conecta repentinamente (o se desconecta) del sistema, o si el equipo de protección desconecta repentinamente una unidad generadora?

Habrá una distorsión a largo plazo en el equilibrio de potencia entre la entregada por las turbinas y el consumido por las cargas y, como resultado, la frecuencia en el sistema cambiará.

• ¿Para qué se utiliza el control automático de generación?

- Mantener la frecuencia en el valor programado (control de frecuencia).

- Conservar los cambios de energía neta con las áreas de control vecinas en sus valores programados (TIE - line control | control de líneas conectadas). 

- Prolongar la distribución de energía eléctrica entre las unidades de acuerdo con las necesidades de despacho del área (económicas, de seguridad o de emergencia). 

• ¿Cómo operan las unidades generadoras en estado estacionario?

Funcionan de manera síncrona (a la misma frecuencia), cuando el cambio en la potencia total generada del sistema, se puede calcular como la suma de los cambios en todos los generadores. 

• ¿Cuál es el beneficio de que varias unidades generadoras estén operando de forma combinada para una red eléctrica bastante amplia?

Para un sistema de energía con una gran cantidad de unidades generadoras, la característica de generación es casi horizontal, de modo que incluso un cambio de energía relativamente grande solo da como resultado una desviación de frecuencia muy pequeña.

• ¿Qué sucede cuando la generación total es igual a la demanda total del sistema (incluidas las pérdidas)?

La frecuencia es constante, el sistema está en equilibrio y la característica de generación se aproxima a la característica de generación calculada para una demanda total del sistema dada. 

• ¿Para qué evento en específico suelen utilizarse las unidades generadoras de pequeño tamaño?

       Para  la regulación de frecuencia, mientras que las unidades de carga base grandes son independientes y están configuradas para operar a un nivel de generación prescrito.

•       ¿Cuáles son los parámetros más relevantes de un sistema eléctrico de potencia (SEP)?

    Tales parámetros son "voltaje" y "frecuencia". Para mantener las condiciones operativas esperadas y suministrar energía a todos los usuarios (cargas) conectados, es importante controlar estos dos parámetros dentro de límites predefinidos, para evitar perturbaciones inesperadas que puedan crear problemas a las cargas conectadas o incluso hacer que el sistema fallar.

•      ¿Para qué sirve un estudio de flujos de Potencia?

     Los estudios de flujos de carga se usan para determinar la condición óptima de operación para modos de operación normales, de baja demanda o de máxima demanda; tales como el ajuste adecuado de los equipos de control de voltaje, o como responderá la red eléctrica bajo condiciones anormales, tales como la salida de servicio de alguna línea o algún transformador, etc.

    

•      ¿ Que Puede hacer el estudio de flujos de carga?

1.           Optimizar el uso de los circuitos.
2.           Desarrollar perfiles de voltaje prácticos.
3.           Minimizar las pérdidas de kW y kVAR.
4.           Desarrollar lineamientos para las especificaciones de los equipos.
5.           Identificar la configuración del tap del transformador.

•       ¿Qué ocurre cuando hay un desequilibrio energético entre el lado de generación y la carga?

     Se produce variación en la frecuencia. Cuando el valor de frecuencia de un sistema eléctrico alcanza la condición de emergencia, se inicia la estrategia de control.

•       ¿Cómo se divide el control de la frecuencia y qué indica cada uno?

        Se divide en control primario, control secundario y control terciario. 

        - Control primario: el control primario (o control de respuesta de frecuencia) es una función automática y es el más rápido entre los tres niveles, ya que su período de respuesta es de unos pocos segundos.

       - Control secundario: una vez que la regulación primaria logró su objetivo, el valor de frecuencia es diferente al nominal, los márgenes de reserva de cada generador se han utilizado (o parcialmente) y también el intercambio de energía entre los sistemas de energía interconectados es diferente al predefinido. Entonces, es necesario restaurar el valor nominal de la frecuencia, la reserva de cada generador utilizado anteriormente y el intercambio de energía entre los sistemas de potencia. 

      - Control terciario: una vez completado el control secundario, el margen de reserva utilizado para este control también se restablecerá y este es el propósito del control terciario (o reserva de reemplazo), el último nivel de control de frecuencia.   

         

•           ¿Qué es control de tensión o voltaje?

      El control de voltaje, es una labor operativa que tiene como meta conservar los niveles de voltaje dentro de un intervalo permitido referente al nominal.

•            ¿Cuál es el propósito del control de voltaje? 

      Facilitar un adecuado flujo de potencia por el sistema de transmisión, de tal forma que la red tenga la capacidad de satisfacer la demanda de potencia activa.