Planificacion de sistemas de potencia

8/19/2019 Planificacion de sistemas de potencia

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2015

UNEXPO BARQUISIMETO

ING. MSc. EDNA J. LÓPEZ R.

PLANIFICACIÓN DE SISTEMAS

ELÉCTRICOS DE POTENCIA.

UNIDAD I. FILOSOFÍA DE

PLANIFICACIÓNFILOSOFÍA DE LA PLANIFICACIÓN


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PLANIFICACIÓN DE SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA.

UNIDAD I. FILOSOFÍA DE PLANIFICACIÓN 2015

I N G . M S c . E D N A J . L Ó P E Z R Página 1

SISTEMA ELÉCTRICO DE POTENCIA.

Un sistema eléctrico de potencia es, según el Instituto de Ingenieros Eléctricos yElectrónicos IEEE, una red formada por unidades generadoras eléctricas, cargasy/o líneas de transmisión de potencia, incluyendo el equipo asociado, conectadoeléctrica o mecánicamente a la red.

Se subdivide en tres grandes etapas:

a. Generación

b. Transmisión

c. Distribución

Cada una de estas etapas involucra a su vez, una extensa cantidad deinstalaciones y componentes que hacen posible la integración efectiva de sistemasde suministro de energía eléctrica.


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5. Centrales Eólicas

Una central eólica es una instalación en donde la energía cinética del viento se

puede transformar en energía mecánica de rotación. Para ello se instala una

torre en cuya parte superior existe un rotor con múltiples palas, orientadas en

la dirección del viento. Las palas o hélices giran alrededor de un eje horizontalque actúa sobre un generador de electricidad, Aerogeneradores.

6. Centrales Geotérmicas

Una central geotérmica son unas instalaciones que aprovecha la energía

geotérmica para producir energía eléctrica. Una central geotérmica no es nada

más que una central térmica en la que la caldera ha sido reemplazada por el

reservorio geotérmico y en la que la energía es suministrada por el calor de la

Tierra, en vez del petróleo u otro combustible.

7. Central Mareomotriz

La energía mareomotriz es la energía asociada a las mareas provocadas por

la atracción gravitatoria del Sol y principalmente de la Luna.

8. Otros tipos de centrales eléctricas:

Océano térmica: energía térmica de los mares

Olamotriz: energía de las olas

Generalmente, las zonas donde se sitúan las centrales eléctricas no coinciden con

los lugares en los que se consume la energía, por lo tanto, es necesariotransportarla a través de miles de kilómetros de conductores de alta tensión; espor esta razón, que junto a toda central se encuentra una subestación, que seencarga de elevar el valor de la tensión de generación de 13.8 kV a un nivel detensión de transmisión de 115 kV o 230 kV, para aprovechar los siguientesbeneficios:

1. Para una potencia dada, al elevar el voltaje se reduce la magnitud decorriente de la carga y debido a esto, se reducen las pérdidas por efectoJoule.

2. Al reducir la magnitud de corriente se reduce también el calibre de los

conductores.3. Al reducir las pérdidas por efecto Joule en la línea de transmisión, se mejora

la regulación de voltaje en la línea.4. La capacidad de transmisión de potencia de la línea aumenta debido a que

es directamente proporcional al cuadrado del voltaje.


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TRANSMISIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Una vez se ha elevado el nivel del voltaje, la segunda gran etapa es, la etapa detransmisión, conformada por líneas de transporte deenergía eléctrica (líneas de alta tensión o simplemente

líneas de transmisión), las cuales conforman el mediofísico mediante el cual se realiza la transmisión deenergía eléctrica a grandes distancias. La etapa detransmisión es entonces, una red mallada compuestapor líneas y subestaciones de alta tensión.

Al igual que las subestaciones que acompañan a las centrales eléctricas, existensubestaciones de transmisión o subestaciones de transformación, necesarias parael funcionamiento del sistema, pues conectan entre sí varias líneas, directamente,si son de la misma tensión o mediante transformadores, si son de tensionesdiferentes.

En la subestación se recoge toda la información relativa al funcionamiento de losequipos y elementos de la red y se envía a los centros de control para su correctaoperación. Esta información es utilizada para mantener el sistema eléctrico bajoconstante supervisión y control.

DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA.

La tercera etapa, es la etapa de distribución,su objetivo principal es reducir el voltaje detransmisión a un voltaje de utilización de 24kV, 13.8 kV o 4.6 kV; existen de forma similar

a las etapas anteriores, subestaciones dedistribución, construidas en función delcrecimiento de la carga, es decir, deben estarubicadas en los centros de carga de áreasurbanizadas para, de esta forma, asegurar lacalidad y continuidad del servicio al usuario.

Las subestaciones de distribución son alimentadas desde las subestaciones detransmisión; las líneas de interconexión están a 24 kV y no deben considerarsecomo de transmisión ni distribución; esta condición intermedia es conocida comosubtransmisión.

Finalmente la energía eléctrica es transportadadesde las subestaciones de distribución hasta elconsumidor o cliente. Si el cliente es de tipoindustrial o comercial, se alimenta directamente a susubestación para reducir el nivel de tensión deacuerdo a sus necesidades. Si el consumidor es detipo residencial, se utilizan transformadores dedistribución para reducir aún más el nivel de tensión

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a 240/208/120 V.

A grandes rasgos, es de esta forma como funciona un sistema eléctrico depotencia. De lo anterior se puede observar que cada una de las etapas y suscomponentes, cumplen funciones específicas y de gran importancia para el

sistema, siendo todas y cada una dependientes entre sí.


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Los sistemas eléctricos de potencia deben operar de tal forma que el suministro deenergía eléctrica sea garantizado en todo momento, es decir, debe ser capaz degenerar, transportar y distribuir tanta potencia como sea requerida para abastecerla demanda en su totalidad. Sin embargo, la demanda varía de un instante a otro,convirtiendo a todo sistema eléctrico de potencia en un sistema dinámico.

En operación normal, un aumento en la demanda implica que deben aumentarselos niveles de generación de energía, siempre y cuando las centrales generadorasestén en capacidad de hacerlo. De igual forma, si la demanda disminuye, esnecesario disminuir los niveles de generación.

En un sistema eléctrico de potencia, bien planificado, no debería existir uncrecimiento desmesurado de la demanda, pero es inevitable que esta aumente ytenga una tendencia al crecimiento en el futuro, esto debido a aspectossocioeconómicos, como el crecimiento poblacional, el desarrollo de los países y laincorporación de nuevas tecnologías, etc. Cuando la demanda crece, es lógicopensar que si los sistemas no evolucionan, no tendrán la capacidad ni de generarni de transportar tal potencia. Es por esta razón, que es necesario adelantarse aeste problema y planificar de manera óptima los sistemas eléctricos de potencia.Pueden llevarse a cabo perfiles de cambio de la demanda a futuro, y de estaforma planificar la expansión tanto del sistema de generación como del sistema detransmisión y distribución.

PLANIFICACIÓN DEL SECTOR ELÉCTRICO (LEY DEL SERVICIOELÉCTRICO)

Capítulo IIDe la planificación para la prestación del servicio eléctrico Po lític as ,plani f icación y ordenamiento

Artículo 17. Corresponde al Ejecutivo Nacional, a través del Ministerio del PoderPopular con competencia en materia de energía eléctrica, la formulación depolíticas, la planificación y el ordenamiento de las actividades del SistemaEléctrico Nacional para la prestación del servicio, en los términos establecidos enel Plan de Desarrollo Económico y Social de la Nación, en el Plan Nacional deOrdenación del Territorio y en la política de integración energética. El Ministeriodel Poder Popular con competencia en materia de energía eléctrica promoverá laparticipación de los trabajadores y trabajadoras, del operador y prestador delservicio, los usuarios, los municipios, las organizaciones del Poder Popular y lasdemás personas involucradas en el sector eléctrico nacional.

Desarrollo de áreas estratégicas y uso racional y eficiente de fuentesprimarias

Artículo 18. La planificación de las actividades del Sistema Eléctrico Nacionalpara la prestación del servicio, estimulará el desarrollo de áreas estratégicas y eluso racional y eficiente de las fuentes primarias de producción de energía


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eléctrica, sin perjuicio de las áreas pobladas, agrícolas, forestales, mineras y bajorégimen de administración especial, conforme a los principios rectores, consujeción a la presente Ley, su Reglamento y la legislación aplicable.

Información para la planificación

Artículo 19. El Ministerio del Poder Popular con competencia en materia deenergía eléctrica podrá solicitar a la Comisión Central de Planificación, o al órganocreado para tal fin, a los trabajadores y trabajadoras del operador y prestador delservicio, a los usuarios, a los municipios, a las organizaciones del Poder Popular,a las demás personas involucradas en el sector eléctrico nacional y a cualquierotro ente que considere necesario, la información para formular el Plan deDesarrollo del Sistema Eléctrico Nacional.

Formulación del Plan de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional

Artículo 20. El Ministerio del Poder Popular con competencia en materia deenergía eléctrica es el órgano responsable de formular el Plan de Desarrollo delSistema Eléctrico Nacional, oídas las opiniones de los trabajadores y trabajadoras,del operador y prestador del servicio, los usuarios, los municipios, lasorganizaciones del Poder Popular y las demás personas involucradas en el sectoreléctrico nacional.

Igualmente, determinará la duración del mismo, su período de revisión, hará suseguimiento y control, y tomará las medidas para asegurar su ejecución.

Contenido del Plan de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional

Artículo 21. El Plan de Desarrollo del Sistema Eléctrico Nacional se enmarcará enel Plan Nacional de Desarrollo Económico y Social de la Nación, en concordanciacon los lineamientos de política económica, energética y ordenamiento territorialdel Estado. Contendrá, al menos:

1. Políticas de desarrollo del sector, con especial atención a las áreas no servidas.2. Estimación de la demanda eléctrica nacional.3. Estrategias y proyectos para la expansión del Sistema Eléctrico Nacional.4. Acciones orientadas a impulsar el uso de las fuentes alternativas de energía,

renovables y ambientalmente sustentables.5. El uso racional y eficiente de la energía eléctrica.6. Las demás que el Ministerio del Poder Popular con competencia en materia de

energía eléctrica considere necesarias.

PDSEN web.pdf

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PLANIFICACIÓN. DEFINICIÓN.

Proceso de elección y selección entre cursos alternativosde acción, con vistas a la asignación de recursos escasos,con el fin de obtener objetivos específicos sobre la base

de un diagnóstico preliminar que cubre todos los factoresrelevantes que pueden ser identificados.

(O.N.U.)

Planificar significa anticipar el curso de acción que ha de adoptarse con lafinalidad de alcanzar una situación deseada.

(A. Oigman, A. Leibovitch, C. Boiteaux)

La función principal de un planificador es conducir hacia el logro de determinadosobjetivos. En términos generales la conducción implica seleccionar fines(objetivos) deseables y razonables, definir los medios necesarios para alcanzaresos fines y la adopción de estrategias que permitan crear posibilidades y superardificultades a lo largo del proceso. Implica, además, la articulación de esfuerzos yrecursos disponibles en función de las actividades programadas y los objetivosprevistos.

Estas funciones que debe cumplir el planificador, que también podemos llamar"decisor", deben estar respaldadas por un proceso previo de reflexión y análisis. Aeste proceso de reflexión sistemática le damos el nombre de planificación.

La planificación es una herramienta de apoyo, ya que contribuye a mejorar lacalidad de las decisiones.

COMPLEJIDAD E INCERTIDUMBRE

Los problemas simples y los problemas complejos tienendiferentes exigencias en lo que a planificación se refiere. Tododecisor enfrenta en realidad ambos tipos de problemas. Enoportunidades se tiene que lidiar con problemas defuncionamiento, relativamente simples; fácilmentediagnosticables por los decisores. Siempre es posible a través

de normas, procedimientos y adecuados mecanismos decontrol, reducirlos o erradicarlos. Sin embargo, los problemasrealmente importantes, los que deben enfrentarse como untodo pertenecen, en su mayoría, a la categoría de problemascomplejos. Son problemas que se generan en el sistemasocial, económico y político al cual pertenecen y dentro delcual funciona el sistema eléctrico mismo.

Complejidad e

Incertidumbre

Mientras mayorsea la complejidadde los problemas,más complejo seráel análisis deplanificación.


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La incertidumbre está presente en la toma de decisiones y proviene de:

El desconocimiento de las posibles acciones de otros decisores u otrasorganizaciones.

El desconocimiento de eventos no controlables provenientes del entorno oescenario que envuelve al sistema.

Este desconocimiento genera incertidumbre sobre las decisiones que debenemprenderse para alcanzar los objetivos: los resultados de sus decisiones seránacertadas o equivocadas dependiendo, en parte, de las decisiones quesimultáneamente tomen otros decisores y de los sucesos o eventos incontrolables(previsibles o no) que ocurran en la realidad.


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El gráfico anterior ilustra el drama del decisor: toma decisiones para resolver elproblema y obtiene un resultado diferente al que esperaba obtener; las decisionesde otras organizaciones y otros eventos en el entorno confluyen en la generacióndel resultado obtenido. En este caso la pregunta que debe resolver el decisor es:¿Que decisiones tengo que tomar para reducir el impacto de las posibles

interferencias externas y obtener resultados reales similares a los resultadosesperados? La respuesta a esta pregunta apunta a la previsión.

Proceso, es decir, conjunto de fases sucesivas que consisten en ladefinición de objetivos a alcanzar, el diagnóstico del objeto planificado y ladefinición y evaluación de instrumentos capaces de transformar la realidadexistente en otra más deseable y posible.

IMPORTANCIA DE LA PLANIFICACIÓN

La planificación es esencial para el adecuado funcionamiento de cualquier

organismo. A través de esta se prevén contingencias y cambios del futuro y se

establecen medidas para afrontarlas. La planificación es importante porque:

Reduce los niveles de incertidumbre que se pueden presentar en el futuro.

Establece un sistema racional para la toma de decisiones.

Reduce al mínimo los riesgos.

Aprovecha al máximo las oportunidades.

Optimiza el aprovechamiento del tiempo y los recursos en todos los niveles dela organización.


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OBJETIVOS DE LA PLANIFICACIÓN (SISTEMAS DE POTENCIA)

Elaborar un plan de expansión que permita satisfacer la demanda futura de

electricidad a costo mínimo y con un nivel adecuado de confiabilidad y calidad,

respetando las disposiciones nacionales en materia energética, social, financiera y

ambiental.

TIPOS DE PLANIFICACIÓN

Estratégica: Establece los lineamientos generales de

la planeación. La realizan los niveles altos de una

organización. Consiste en determinar el rumbo de la

organización, así como la obtención y uso de los

medios para alcanzar los objetivos de la organización.

Es a mediano y largo plazo y comprende toda la

empresa.

Táctica o Funcional: Establece planes másespecíficos que son subordinados a los planes

estratégicos. Se elaboran en cada departamento por

los gerentes de área. Son planes a corto y mediano

plazo.


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Operativa: Se diseña y se rige de acuerdo con la planeación táctica. Se realiza en

niveles operacionales. Su función es la formulación y asignación de actividades

específicas que deberán ejecutar los trabajadores. Son planes a corto plazo.

ACTIVIDADES QUE INVOLUCRA EL PROCESO DE PLANIFICACIÓN (FASESO ETAPAS).

Identificación, priorización y explicación de problemas relevantes.

Diseño de objetivos, metas y propuestas de acción: El diseño de planes.

Análisis de viabilidad de las propuestas de acción. Identificación y evaluación de restricciones (Impuestas por otros decisores, la naturaleza o el entorno en general). Propuestas para la creación de viabilidad.

Toma de decisiones y ejecución de acciones.

Evaluación del impacto de las decisiones y corrección de planes.

CRITERIOS DE PLANIFICACIÓN


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HORIZONTES DE LA PLANIFICACIÓN


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PLAN - PROGRAMA - PROYECTO - ACTIVIDAD - TAREA.

EL PLAN Hace referencia a las directrices políticas fundamentales, a lasprioridades que éstas establecen, a las estrategiasde acción y al conjunto de medios e instrumentos que se van a

utilizar para alcanzar lasmetas y objetivosdefinidos.

El planengloba, programas y proyectos y básicamente semide por parámetros técnico-políticos dentro del cualse enmarcan en losprogramas y proyectos.

PROGRAMA: Hace

referencia, en

sentido amplio, a un

conjunto organizado, coherente e integrado de servicios

o procesos expresados en un conjunto de proyectos relacionados o coordin

ados entre sí y que son de similar naturaleza. El programa operacionaliza un


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plan mediante la realización de acciones orientadas a alcanzar metas y

objetivos definidos para un período determinado.

PROYECTO Representa un mayor grado de concreción y agrupa a

un conjunto de actividades relacionadas y coordinadas entre sí en relación a

la satisfacción de un problema o de una determinada necesidad.

El proyecto es similar al programa, sin embargo; es en general menos complejo y

de menor alcance, puede ser parte de un programa más amplio o también, un plan

independiente de un sólo uso.

ACTIVIDADES tanto los programas como los proyectos se concretan a través de

un conjunto de actividades organizadas y articuladas entre sí para alcanzar las

metas y objetivos específicos. Es el Medio de intervención sobre la realidad,

mediante la realización secuencial e integrada de diversas acciones necesarias

para alcanzar las metas y objetivos específicos de un proyecto.

TAREA Es la acción que tiene el máximo grado de concreción y especificidad Un

conjunto de tareas configuran una actividad .Un conjunto de tarea configuran una

actividad entre las muchas que hay que realizar para concretar el proyecto.

PREGUNTAS BÁSICAS PARA ELABORAR UN PLAN


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MODELOS DE PLANIFICACIÓN


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CRITERIOS DE DISEÑO DEL SISTEMA DE POTENCIA DE CORPOELEC-LARA.

Las tensiones en las barras del sistema deben mantener una variación máxima de

± 5 % del valor nominal para las condiciones normales de operación y ± 10 % para

casos de emergencia.

Las líneas de transmisión se cargan al 80% de su capacidad nominal en

condiciones normales de operación y a 100 % en condiciones de emergencia.

Para subestaciones con más de una unidad de transformación se maneja el

concepto de capacidad firme (CF), el cual establece una sobrecarga de un 30% de

las unidades de transformación, cuando sale de servicio una de ellas.

El diseño del sistema se realiza considerando que bajo una contingencia simple

(pérdida de una línea o un transformador), el sistema debe operar conforme a loscriterios establecidos para las condiciones de emergencia.

El nivel de corto circuito máximo permitido para las barras de 24 kV del Sistema de

Distribución es de 400 MVA.

PROCESO DE PLANIFICACIÓN


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SIMULACIÓN

Proceso mediante el cual se evalúa la demanda eléctrica pronosticada en el

Sistema Eléctrico de Potencia, en condiciones normales de operación y bajo una

contingencia simple.

PROCEDIMIENTO DE SIMULACIÓN

PLAN DE EXPANSIÓN


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El Plan de Expansión es un volumen que contiene la información de los

requerimientos de obras y equipos para el sistema eléctrico de potencia, con el

objeto de satisfacer de forma eficiente y con niveles normalizados de confiabilidad,

el crecimiento de la demanda y consumo de energía para un período determinadode tiempo.

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