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Dirección de OperaciónSubdirección de Distribución
1
REORDENAMIENTO Y AUTOMATISMO DE LAS REDES
DE DISTRIBUCIÓN
Solo se comprende para qué sirve
lo que se hace el día de hoy,
cuando se sabe qué se quiere
lograr y es entonces que se disfruta
del trayecto, que tal vez alguien
más tenga que terminar
OBJETIVO
Aplicar los criterios y las reglas para la
localización del equipo de protección y
seccionamiento, de operación local o
telecontrolada en los circuitos de media
tensión urbanos y rurales
Ejemplificar el restablecimiento del
suministro de energía eléctrica, en los
segmentos sin daño de los circuitos de
media tensión, cuando se presenta una
interrupción
Instalaciones de Distribución La longitud equivale a:
17.18 vueltas
1.79 veces
Diciembre 2009
ANTECEDENTES
El suministro de energía eléctrica a los clientes en
México, está regido por la ley del servicio público y su
reglamento en donde solo se especifican los límites
superior e inferior del voltaje de suministro, en el punto
de entrega del usuario
Históricamente, la calidad de la energía no había sido
un problema mayor, se consideraba que excepto por la
continuidad, el suministro para la mayoría de los
clientes de la energía eléctrica era satisfactorio
En CFE siempre se ha contratado el suministro a los clientes con una continuidad no
especificada pero interpretada como perfecta, es decir sin interrupciones
Sin embargo el incremento significativo en el número e importancia de las cargas, ha
dado como resultado una mayor exigencia por los clientes en la calidad del suministro
ANTECEDENTES
Ante tal necesidad en 1997 se implantaron los siguientes COMPROMISOS DE SERVICIO
CON LOS CLIENTES:
- RESTABLECIMIENTO DEL SUMINISTRO
- Máxima espera en fila
- Contestación de llamadas telefónicas
- Atención de solicitudes de suministro
- Conexión de nuevos suministros en tarifas 1,2
- Atención de inconformidades por alto consumo
- Reconexión de servicios cortados por falta de pago
- Construcción de obras menores y conexión de suministros
ANTECEDENTESEn 2002 se implantaron los COMPROMISOS DE SUMINISTRO CON LOS CLIENTES, los
cuales en las Divisiones de Distribución se ha hecho caso omiso:
- CONTINUIDAD: Interrupciones del suministro
programadas, prolongadas, momentáneas y
breves
- MAGNITUD: Variación de la tensión de corta
duración, de larga duración, desbalance entre
fases, abatimiento (sags) e incremento
(swells) de la tensión, frecuencia y distorsión
armónica
- RESPALDO DEL SUMINISTRO: Con el
sistema eléctrico y/o plantas móviles
Y en 2009 se formalizo el documento de la Guía CFE L0000-70, “Calidad de la Energía”:
Características y límites de las perturbaciones de los parámetros de la energía eléctrica”.
ANTECEDENTES
Situación que ha obligado a revisar distintos
aspectos, ya que:
La infraestructura eléctrica y la organización
solo ¿está o estaba? preparada para
restablecer el suministro de manera local,
ante fallas en el sistema eléctrico de media
tensión
LO QUE QUEREMOS (MISIÓN)
- Satisfacer las necesidades de nuestros clientes
- Cumplir con las expectativas de los clientes
- Etc, etc… para cumplir con los clientes
LO QUE SOÑAMOS (VISIÓN)
- Consolidarnos como una empresa de clase mundial
- Estar dentro de las mejores empresas del mundo
- Etc, etc… para destacar como una de las mejores
empresa en el concierto mundial
Y CÓMO (ESTRATEGIAS) VAMOS A LOGRAR
LO QUE QUEREMOS (MISIÓN) Y LO QUE
SOÑAMOS (VISIÓN)
- ¿Realmente nos hemos fijado la meta final final de la
continuidad del suministro de acuerdo al costo-
beneficio y al tipo de infraestructura eléctrica que
tenemos como sueño realizable?
- ¿Tenemos documentado y formalizado un plan de
crecimiento y reordenamiento de las redes de
media tensión y le dedicamos anualmente una parte
del presupuesto autorizado para concluirlo?
- ¿Aplicamos los criterios y reglas para la instalación
del equipo de protección y seccionamiento, que nos
lleve a saber cuanto equipo realmente requerimos
finalmente?
DEFINICIONES
- TIEMPO DE INTERRUPCIÓN POR USUARIO (TIU): Es el tiempo promedio de
interrupción por usuario, con este índice se evalúa en CFE, el desempeño que tienen las
instalaciones que suministran la energía eléctrica a los clientes
- TIEMPO DE RESTABLECIMIENTO DEL SUMINISTRO (TRS): Es el tiempo requerido
para restablecer el suministro en los segmentos del sistema eléctrico no fallados, debido a
una interrupción de un cliente o de una parte del sistema
- TIEMPO DE REPARACIÓN DE LA FALLA (TRF): Es el tiempo requerido para devolver a
su condición original un componente o equipo del segmento del sistema eléctrico fallado
Duración de la interrupción (Di) x Usuarios afectados (Uaf)TIU = -------------------------------------------------------------------------------------
Usuarios totales (Ut)
Di = Tiempo de restablecimiento del suministro (TRS) + Tiempo de reparación de la falla (TRF)
ALGORITMOS
I
I
R RD D D
D NA
DRD
I
I
R RD D D
D NA
DRD
I
I
R RD D D
D NA
DRD
I
I
R RD D D
D NA
DRD
TRS TRSTRF
EJEMPLO DEL TRS Y DEL TRF
- Método tradicional para ubicar el equipo de protección y seccionamiento (EPROSEC), en circuitos de
MT y resistencia a ubicar el EPROSEC diferente a lo tradicional
- Mismo tratamiento operativo a circuitos urbanos y rurales
- Falta de aplicar las reglas para determinar la cantidad y operación del EPROSEC
- La ubicación del equipo se adapta a la red y no la red al equipo
- Restablecimiento local del suministro con grandes tiempo de traslado para restablecer circuitos de MT
PROBLEMÁTICA
CON QUIÉN SE HACEN LAS COSAS
- Falta de personal en el horario en que se presentan la mayoría de las interrupciones (de las 16:00 horas
en adelante)
- Personal con experiencia diferente para llevar a cabo las maniobras para restablecer el suministro
- Poco personal capacitado para atender con solvencia el restablecimiento del suministro
FORMA DE HACER LAS COSAS
- Falta de EPROSEC en los circuitos de MT
- Equipo adaptado solo para operación manual
- Desconocimiento de cuanto equipo y de que características se requiere en los circuitos de MT
- Red de comunicaciones insuficiente para el control remoto de los equipos de red
PROBLEMÁTICA
CIRCUITOS DE MEDIA TENSIÓN
- Circuitos de media tensión con más de 5000 clientes
- Poblaciones rurales mayores a 1000 clientes, conectadas a circuitos, sin una alimentación de respaldo
- Circuitos rurales de operación radial
EQUIPO DE PROTECCIÓN Y SECCIONAMIENTO
MEDIO AMBIENTE
- Circuitos rurales muy alejados de centros de atención de CFE
- Circuitos con poblaciones al final con concentración de clientes
- Impedimento de paso al personal de CFE a predios particulares
- Condiciones climatológicas adversas y difícil acceso en el momento de restablecer el suministro
- Inseguridad en áreas rurales o colonias, en el horario nocturno
- Alto tráfico vehicular y que se complica por los semáforos sin energía eléctrica cuando ocurren fallas
- Fraccionamientos
- Áreas industriales
- Áreas comerciales
- Vialidades
- Planes de Gobierno
Instalaciones de Distribución ¿Como ha crecido la red?
Cruces de líneas de diferentes circuitos
en la red de media tensión
Condiciones actuales de la red
Circuitos que se salen de su área de influencia o casi
llegan hasta la subestación que tienen como respaldo
30 kms
Condiciones actuales de la red
Circuitos que casi regresan hasta la subestación
que los alimenta
Condiciones actuales de la red
Redes de distribución de media tensión, con un 38%
más de las instalaciones que realmente ocupan
Condiciones actuales de la red
Contar con el plano del
sembrado de manzanas del
área urbana sin instalaciones
¿Cómo se reordena la red de MT?
Proyectar la red de media
tensión aplicando los
criterios de planeación
¿Cómo se reordena la red de MT?
Sobreponer los planos
¿Cómo se reordena la red de MT?
Sobreponer el plano
propuesto en el de
instalaciones
existentes
¿Cómo se reordena la red de MT?
Como es impráctico y
muy caro modificar
todo de acuerdo al
nuevo proyecto, se
aprovechan la
trayectorias existentes
apegándose en lo
posible al proyecto
propuesto
¿Cómo se reordena la red de MT?
Se debe contar con el levantamiento de las trayectorias
de los circuitos de media tensión existentes
¿Cómo se reordena la red de MT?
Se establece el ancho de banda secundario
deseado y se unen las trayectorias de MT
existentes
¿Cómo se reordena la red de MT?
Se trazan los tramos de trayectorias faltantes
para formar nuevos caminos, respetando el
ancho de banda secundario establecido
¿Cómo se reordena la red de MT?
Se retiran los tramos
sobrantes
¿Cómo se reordena la red de MT?
El número de circuitos o interruptores lo define la
densidad de carga del área, lo importante son las
trayectorias
¿Cómo se reordena la red de MT?
En áreas confinadas no siempre es aplicable la teoría
de llevar trayectorias de multitroncal o respetar un
ancho de banda secundario
VENTAJAS
El TIU se mejora en un 27% al tener la disposición
del EPROSEC antes y después de la carga, se puede
determinar la cantidad de equipo si se fijan los clientes
por población, la red eléctrica de la población se ve
menos afectada por corrientes de falla, la operación
de la red es más sencilla
Reubicar el EPROSEC en los
circuitos de MT rurales con la
filosofía de operación de una
red subterránea
DESVENTAJAS
Se requiere relocalizar todo el equipo del circuito
completo, el personal operativo no acepta fácilmente
un cambio de paradigma, se siguen haciendo
maniobras de manera local afectando el traslado y el
conseguir personal
OPCIÓN 1.- PARA MEJORAR EL TIU Y EL TRS
ACTIVIDAD
El TIU se mejora en un 46% al tener control remoto
del equipo de protección y seccionamiento, se conoce
de inmediato la operación de los equipos de
protección instalados en los circuitos
Controlar de manera remota
el EPROSEC como está
localizado ahora en los
circuitos de MT con respaldo
Al solo tener control remoto del equipo como se
encuentra ubicado, el tiempo de reparación de la falla
es alto, ya que se siguen dejando poblaciones y
clientes fuera, se requiere de una inversión inicial
importante
OPCIÓN 2.- PARA MEJORAR EL TIU Y EL TRS
VENTAJAS
DESVENTAJAS
ACTIVIDAD
El TIU se mejora desde un 75% hasta un 85% al
tener control y localizado el EPROSEC en el circuito
antes y después de la carga, se conoce de inmediato
la operación de los equipos, se puede determinar la
cantidad de equipo si se fijan los clientes por
población, la red eléctrica de la población se ve
menos afectada por corrientes de falla y la operación
es más sencilla
Telecontrolar y reubicar el
EPROSEC en los circuitos de
MT, operándolos con la
filosofía de una red
subterránea
Se requiere de una inversión inicial importante, es
necesario relocalizar todo el EPROSEC del circuito, el
personal operativo no acepta fácilmente un cambio de
paradigma
OPCIÓN 3.- PARA MEJORAR EL TIU Y EL TRS
VENTAJAS
DESVENTAJAS
ACTIVIDAD
ACCIONES
- Reconfigurar la red de MT urbana y
rural de acuerdo al plan rector
- Telecontrolar en una primera etapa
el 20% de los circuitos que
contribuyen con el 80% del TIU
- Determinar la ubicación y cantidad
del EPROSEC telecontrolado y de
operación local, de la red de MT
urbana y rural
- Elaborar el plan de automatización
para el restablecimiento de red de
MT de cada Zona
REGLAS PARA DETERMINAR LA UBICACIÓN Y CANTIDAD DE EQUIPO
PARA CIRCUITOS URBANOS CON ENLACE
- DESCONECTADOR TELECONTROLADO en cada punto del circuito que reúna 750 a
1000 clientes, en la trayectoria principal o multitroncal
- DESCONECTADOR TELECONTROLADO en el punto normalmente abierto del enlace
entre troncal o rama multitroncal
- RESTAURADOR en ramales o multitroncales que por su problemática puedan contaminar
el circuito
- CUCHILLAS OPERADAS EN GRUPO de operación local cada kilómetro, para aquellos
circuitos que no cumplen con la cantidad de 750 clientes
- DESCONECTADOR TELECONTROLADO O EQUIPO DE TRANSFERENCIA
AUTOMÁTICA con sistema selectivo para dos fuentes de alimentación, en aquellos
servicios que por su importancia así lo requieran
R
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D NA
D NA
D NA
I I
1 MW
T
UTRPUTRS
REGLAS PARA DETERMINAR LA UBICACIÓN Y CANTIDAD DE EQUIPO
PARA CIRCUITOS URBANOS CON ENLACE
REGLAS PARA DETERMINAR LA UBICACIÓN Y CANTIDAD DE EQUIPO
PARA CIRCUITOS RURALES CON ENLACE
- DESCONECTADOR TELECONTROLADO a la entrada y salida de poblaciones > de 750
clientes o poblaciones menores que por su problemática así lo requieran
- RESTAURADORES TELECONTROLADOS cada 10 km, ubicándolos a la salida de una
población > de 750 clientes, en ramales > de 10 km o < que por su problemática así lo
requieran
- DESCONECTADOR TELECONTROLADO en el punto de enlace ubicado en una de las
poblaciones > 750 clientes
- CUCHILLAS OPERADAS EN GRUPO de operación local cada 5 km, cuando no se
tengan poblaciones con seccionamiento
- DESCONECTADOR TELECONTROLADO en aquellos servicios que por su importancia
así lo requieran
I
I
R RD D D D D
D
D
D NADDDD RDD
UI
UI
> 750 C> 750 C
> 7
50 C
> 750 C
> 750 C> 750 C
> 10 km
UTRPUTRP
REGLAS PARA DETERMINAR LA UBICACIÓN Y CANTIDAD DE EQUIPO
PARA CIRCUITOS RURALES CON ENLACE
I
I
R RD D D
D NA
DRD
I
I
R RD D D
D NA
DRD
I
I
R RD D D
D NA
DRD
I
I
R RD D D
D NA
DRD
TRS TRSTRF
EJEMPLO DEL TRS Y DEL TRF ACTUAL
I
I
R RD D D D D
D
D
D NADDDD RDD
I
I
R RD D D D D
D
D
D NADDDD RDD
I
I
R RD D D D D
D
D
D NADDDD RDD
I
I
R RD D D D D
D
D
D NADDDD RDD
EJEMPLO DEL TRS Y DEL TRF EN UN CIRCUITO
RURAL CON ENLACE
APLICANDO LA OPERACIÓN DE UNA RED SUBTERRÁNEA
REGLAS PARA DETERMINAR LA UBICACIÓN Y CANTIDAD DE EQUIPO
PARA CIRCUITOS RURALES RADIALES
- DESCONECTADORES o CUCHILLAS OPERADAS EN GRUPO sin telecontrol a la
salida de poblaciones con más de 750 clientes, o poblaciones < de 750 clientes que por
su problemática así lo requieren
- RESTAURADORES cada 10 km ubicándolos a la salida de una población
- RESTAURADORES en ramales con más de 10 km o menores que por su problemática
así lo requieren
- CUCHILLAS OPERADAS EN GRUPO de operación local cada 5 km cuando no se
tengan poblaciones con seccionamiento
D o COG
RI
R
R
R
10 km 10 km
R
COG
D o COG
REGLAS PARA DETERMINAR LA UBICACIÓN Y CANTIDAD DE EQUIPO
PARA CIRCUITOS RURALES RADIALES
ACCIONES RECOMENDADAS PARA TELECONTROLAR LOS CIRCUITOS DE
MEDIA TENSIÓN (1)
- Romper el paradigma de reubicar o ubicar los equipos con nuevas reglas
- Elaborar el plano de circuitos urbanos y rurales donde se plasme el EPROSEC de acuerdo
a las reglas, determinando la necesidad real de la Zona
- Determinar las etapas necesarias de acuerdo a las prioridades que se tienen en la Zona
- Telecontrolar circuitos de media tensión completos
- Priorizar los circuitos de mayor a menor problemática en el TIU y el TRS de la Zona
- La coordinación entre las distintas especialidades es fundamental en la realización de este
proyecto, ya que interviene distribución, control, comunicaciones y operación
- Llevar a cabo el plan de automatización, donde deben participar las diferentes
especialidades del área técnica de la Zona
ACCIONES RECOMENDADAS PARA TELECONTROLAR LOS CIRCUITOS DE
MEDIA TENSIÓN (2)
- Hacer pruebas de comunicación en los puntos donde se pretende instalar un equipo
telecontrolado
- Adaptar el EPROSEC para que esta pueda ser telecontrolado
- Reubicar el equipo existente, adaptando las estructuras en los circuitos de MT
- Elaborar diagramas unifilares de los circuitos urbanos y rurales de MT, que se deben
configurar en las UCM de los CCD
- Llevar a cabo las pruebas de puesta en servicio de cada uno de los puntos de control
remoto instalados en campo
- Llevar el registro del comportamiento del TIU y el TRS de los circuitos de MT con
EPROSEC telecontrolado
- Medir la efectividad del equipo de control y comunicaciones, así como del equipo
telecontrolado
Costo de una interrupción
Ci = Ckwh x EDV + CkwhAFECT x kwhAFECT
Ci = Costo de la interrupción
Ckwh = Costo del kwh CFE
CkwhAFECT = Costo del kwh afectado residencial
EDV = Energía dejada de vender
kwhAFECT = Energía afectada en el sector residencial
Ckwh = 1.045 pesos
CkwhAFECT = 40.25 pesos (3.5 dólares)
EDV = 3,500 kw x 1.46 hrs = 5,110
kwhAFECT = 3,500 kw x 1.46 hrs = 5,110
Ci = 5,339.95 + 205,677.50 = 211,017.45
Ci = 211,017.45 pesos por interrupción
No. de interrupciones prom. anual/cto = 4
Ci anual/circuito = 844,069.80 pesos
ANÁLISIS DE COSTO BENEFICIO
Costo UTRP = 40,250 pesos
Costo accesorios = 2,500 pesos
Costo 2 desconectadores = 138,000 pesos
Costo total del punto = 180,750 pesos
Se consideran en cada circuito 3 puntos de
telecontrol con 2 equipos por punto
Costo por CTO telecontrolado = 542,250 pesos
Con el EPROSEC telecontrolando en circuitos de
MT se logra una reducción de hasta el 70% del TIU,
tendríamos un ahorro de 590,848.8 pesos al año
por circuito
Relación costo - beneficio = 590,848.8 / 542,250
= 1.09/1
La inversión se recupera en 11 meses
En este cálculo nos e consideran los beneficios cualitativos:
Como la seguridad de los trabajadores, que llegan a traducirse en
accidentes automovilísticos o choques eléctricos, asaltos etc.
Y demandas por daños al medio ambiente y propiedades de terceros
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Pu
nto
s A
uto
mát
ico
s
2004 369 0 200 177 166 104 96 44 19 85 13 14 2
2005 366 0 193 255 177 109 97 92 83 83 6 20 2
2006 382 267 397 242 180 132 97 94 92 97 24 20 94
2007 382 310 204 250 188 158 139 113 90 97 30 20 3
2008 382 320 196 251 212 176 140 183 90 97 35 35 3
2009 214 310 256 255 243 298 170 201 0 151 75 35 7
STE BAJ GNT NTE COC NOE JAL COR CSR BCA PEN GCT OTE
Circuitos de MT con equipo de red telecontrolado
Diciembre/2009
Año No. Puntos
2004 1,289
2005 1,370
2006 2,118
2007 1,984
2008 2,120
2009 2,215
Alimentadores
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Pu
nto
s A
uto
mát
ico
s
2004 360 439 383 339 300 298 246 196 189 188 59 63 25
2005 425 434 417 400 279 297 275 217 215 206 80 78 4
2006 421 519 462 401 286 106 275 241 255 252 89 83 32
2007 464 600 486 445 299 306 276 564 261 324 122 83 73
2008 603 612 540 445 301 362 266 631 261 371 352 81 86
2009 711 624 622 654 344 637 266 982 261 474 394 169 135
JAL NTE COC BAJ STE GNT GCT CSR COR OTE NOE BCA PEN
EPROSEC Telecontrolado
Equipo de Protección y Seccionamiento telecontralados
Diciembre/2009
Año No. Puntos
2004 3,085
2005 3,256
2006 3,422
2007 4,303
2008 4,911
2009 6,273
TIEMPO DE INTERRUPCIÓN POR USUARIO (TIU)SIN EVENTOS
Min
uto
s
Antes de decidir automatizar:
1. Se debe reordenar la topología del Sistema Eléctrico de Distribución de
Media Tensión.
2. Se debe contar con el Plan de Crecimiento del Sistema Eléctrico de
Distribución.
3. Definir los parámetros de la Calidad del Suministro hacia nuestros clientes.
4. Plantear los Objetivos y Reglas de Operación del Sistema Eléctrico de
Distribución.
5. Decidir que tipo de Sistema de Control requerimos emplear en base a lo
anterior.
CONCLUSIÓN
Con el plan de telecontrol de las redes de distribución se logra:
- Incrementar el valor de satisfacción de los clientes, al reducir de manera
significativa el tiempo de restablecimiento en el suministro
- Reducir los accidentes debido a que no se tiene la premura por restablecer lo
más pronto posible el suministro
- No afectar a terceros y al medio ambiente, al no destruir plantíos, huertas y
bosques
- Contribuir con la rentabilidad de la empresa al llevar cabo proyectos con altas
tasas de retorno
- Obtener resultados de clase mundial en el tiempo de restablecimiento
- Preparar la red para el automatismo real del sistema de media tensión
