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Regulacin Primaria de Frecuencia en el Sistema Elctrico Ecuatoriano

Byron SilvaIngeniera ElctricaUniversidad Politcnica SalesianaQuito, Ecuadorbsilvag@est.ups.edu.ec

AbstractEn el presente trabajo se realiza una investigacin sobre la regulacin primaria de frecuencia del sistema de potencia ecuatoriano. Asi como las caractersticas principales de una RPF, adems algunos requisitos que pide el Conelec para que las unidades de generacin puedan participar la regulacin, adems los porcentajes de costo de acuerdo a la regulacin. Keywords- RPF, SIN, MW, CENACE, CONELEC. IntroduccinUna red elctrica est expuesta a muchos inconvenientes por parte de la generacin, la carga, o algn otro tipo de perturbacin o falla que afectara la frecuencia nominal de operacin del sistema potencia es por ello que se hace necesario el estudio de la regulacin primaria de frecuencia, lo cual me permite estabilizar el sistema despus de cualquier eventualidad[1].En el presente trabajo se presenta lo que es la RPF as como las principales caractersticas de la RPF, los costos de operacin de la misma, adems existen requisitos para que las generadoras pueden entrar en la RPF, el CONELEC es el encargado de poner los requisitos y los cuales han sido citados en el presente trabajo, adems la operacin de la RPF en condiciones normales y anormales, con la finalidad de obtener conclusiones importantes[2]. Regulacin Primaria De FrecuenciaLa reglamentacin establece que el porcentaje ptimo de reserva requerido para la RPF ser definido estacionalmente por el CENACE y ser de cumplimiento obligatorio por parte de todos los generadores. En caso de que un generador no cumpla con el porcentaje establecido, podr comprar a otros generadores que dispongan de excedentes de regulacin primaria[footnoteRef:1]. [1: Conelec, PROCEDIMIENTOS DE DESPACHO Y OPERACION, vol. 2, p. 129, 2013.]

Se realizara un anlisis de distribucin ptima por zonas y dependiendo de la capacidad de los generadores para la RPF, como la respuesta que tendrn los reguladores de velocidad y con el lmite del 100%.[1]Dependiendo del clima ya sea verano o invierno se determinaran los porcentajes de la regulacin primaria de frecuencia, teniendo como base de operacin los costos de margen de la generacin, adems el costo de la energa no suministrada,.El valor ptimo para la regulacin primaria de frecuencia se ha determinado como el porcentaje de regulacin con el cual se puede alcanzar un costo mnimo sumando las siguientes caractersticas. Sobrecostos de operacin. Costo de la energa no suministrada por la variacin de la demanda. Costo de energa no suministrada por prdidas de generacin.En la Fig. 1 se muestra el porcentaje ptimo de la regulacin primaria de frecuencia

Regulacin primaria de frecuencia[footnoteRef:2] [2: Conelec, PROCEDIMIENTOS DE DESPACHO Y OPERACION, vol. 2, p. 129, 2013.]

Sobrecostos de operacinEl objetivo fundamental es abastecer la demanda de potencia elctrica con los valores de reserva en %, para ello se realiza una modificacin del despacho econmico previamente establecido, para lo cual ingresarn unidades nuevas de generacin, pero el ingreso ser de forma ascendente de acuerdo al costo de operacin de los generadores.Costo de la energa no suministrada por variacin de la demanda.Para ver el costo de la energa no suministrada se realiza una comparacin entre la potencia programada de despacho y la potencia real que fue despachada durante esos das.La energa despachada ser mayor que la programada, lo cual implica que es muy importante tener reserva de generacin.Costo de energia no suministrada por perdidas de generacin.Se realizan simulaciones dinmicas con eventos de salidas forzadas de la parte de generacin , en condiciones de demanda pico mediana y base, y en cada uno de ellas se determina las cargas que tendrn que salir por baja frecuencia, con la finalidad de alcanzar los 59.5 Hz, en un tiempo de 20 segundos despus de haberse dado la falla.Una contingencia ser considerada como la prdida de un bloque grande de generacin.Caractersticas de la RPF[footnoteRef:3] [3: F. U. N. D. S. JUAN and I. D. E. ELCTRICA, Corporacin cenace REGULACIN DE FRECUENCIA, p. 27, 2001.]

Acta a nivel de la unidad de generacin y comprende la accin automtica de los reguladores de velocidad. Su funcin principal es tratar de modificar automticamente la generacin en forma rpida absorbiendo los desbalances de potencia provocados por perturbaciones en el sistema (variaciones de la demanda o salidas de servicio intempestivas de generadores).

Debe ser una accin de control rpida tendiente a equilibrar los apartamientos de generacin respecto del despacho previsto, producidos principalmente por los requerimientos variables de la demanda. Es una accin de control local, cada unidad dispone de un regulador de velocidad, que controla la velocidad de rotacin en el eje del generador y acta sobre las vlvulas de admisin de vapor a la turbina en las centrales trmicas turbo vapor, en vlvula de admisin de combustible en las trmicas turbo gas y en los distribuidores (controlan el caudal y direccin del flujo de agua) en las centrales hidrulicas. Es un control de caracterstica proporcional. Luego de su actuacin queda una desviacin de frecuencia que asegura la distribucin de la variacin de carga entre las distintas unidades. La actuacin de la RPF es rpida, utiliza reserva rotante de segundos para reestablecer el balance de potencia, su accin se debe completar en menos de 30 segundos Las unidades deben ser capaces de tomar y liberar carga rpidamente La unidad, por estar sometida a solicitaciones continuas de mayor y menor generacin, debe satisfacer requerimientos tcnicos exigentes y disponer de una habilitacin especial. La unidades deben tener disponibilidad de reserva rotante para modificar rpidamente su generacin. Margen de reserva rotante para RPF: 5% en las trmicas, 10 % en las hidrulicas, por la velocidad de actuacin.Fundamentos de la Regulacin de velocidadEn la Fig. 2 se muestra un concepto bsico sobre la Regulacin de velocidad[2].

Esquema de regulacin de velocidad[footnoteRef:4] [4: F. U. N. D. S. JUAN and I. D. E. ELCTRICA, Corporacin cenace REGULACIN DE FRECUENCIA, p. 27, 2001.]

Requisitos para participar en la RPF del SIN[footnoteRef:5] [5: Conelec, PROCEDIMIENTOS DE DESPACHO Y OPERACION, vol. 2, p. 129, 2013.]

Estatismo permanente ajustado entre el 4 y 7%. Banda muerta inferior al 0,1% (+/-0,025 Hz). Tiempo de establecimiento (necesario para ingresar en la banda del +/-10% del valor final) del lazo de regulacin de velocidad del orden de 30 segundos como mximo para mquinas trmicas y 60 segundos para mquinas hidrulicas. De ser mayores a estos valores quedar a criterio del CENACE su aceptacin y la aplicacin de eventuales condicionamientos para su inclusin en el despacho de RPF. Adicionalmente el generador debe determinar el tiempo de establecimiento mnimo posible sin que el mismo afecte a la estabilidad del sistema ni produzca deterioro permanente en sus propias instalaciones. El CENACE podr disponer los ajustes de los reguladores dentro de los rangos admisibles, en funcin de estudios previos y a los efectos de asegurar la estabilidad del sistema. Operar en RPF, sin ningn tipo de limitacin, por lo menos dentro de la banda de la frecuencia de referencia en operacin normal (habitualmente 60 Hz), +/- 0,15 Hz.Rpf en condiciones normales La regulacin primaria de frecuencia se realizara en forma automtica participando todas las generadoras habilitadas para el proceso. Cuando algn generador no aporte a la RPF deber informar al Cenace indicando razones, tiempo de para, tiempo de vuelta a la RPF. El generador que vare su potencia de generacin deber cumplir las rdenes del Cenace en un gradiente de carga (MW/min).Rpf en condiciones anormales[footnoteRef:6] [6: Conelec, PROCEDIMIENTOS DE DESPACHO Y OPERACION, vol. 2, p. 129, 2013.]

Variacin imprevista de la demanda.

Cuando se produzca una variacin de la Frecuencia fuera de la banda determinada por los lmites establecidos para las condiciones de operacin normal, a causa de una variacin imprevista de la demanda y por esto resulte una variacin de potencia en las unidades generadoras que agote su Reserva Regulante Mxima, deber permitirse que las mismas sigan aportando a la RPF mientras su potencia de operacin sea menor o igual a su potencia efectiva, siempre y cuando esto no implique alteraciones que le provoquen un deterioro o su desconexin.Desconexin de carga o generacin.Para variaciones de frecuencia debido a estas causas, los Generadores debern supervisar que, siempre que no se excedan los lmites de seguridad de los equipos, se mantenga en servicio la regulacin primaria de las unidades generadoras.Posteriormente ejecutarn las consignas que indique el CENACE, tendientes a normalizar la frecuencia y recuperar los equipos a condiciones normales.

Conclusiones La regulacin primaria de frecuencia permite reestablecer la frecuencia nominal del sistema despus de cualquier tipo de eventualidad que se haya suscitado en el sistema ya sea este por variacin de la demanda, perdida de generacin o algn tipo de falla. Existen requisitos para que un generador pueda participar en la regulacin primaria de frecuencia, los cuales dependen del estatismo de las maquinas, tiempos, entre otros, otro factor importante son los costos de RPF, y la RPF actuara cuando su porcentaje de regulacin tenga el mnimo costo.References[1]Conelec, PROCEDIMIENTOS DE DESPACHO Y OPERACION, vol. 2, p. 129, 2013.[2]F. U. N. D. S. JUAN and I. D. E. ELCTRICA, Corporacin cenace REGULACIN DE FRECUENCIA, p. 27, 2001.