Desarrollo de la Red WAM en Chile: Experiencia CDECSING Bienal CIGRÉ 2015 Comité Chileno Erick Zbinden A. Jefe Departamento de Integridad del Sistema. CDEC-SING Noviembre 2015 Contexto Contexto Eólica Solar Geotermia Generación Libre de Emisiones SOx, NOx, CO2. Nuclear Hidroelectricidad Contexto FACT GIS Gestión avanzada del sistema eléctrico HVDC HVDC Line Centro de Control Avanzado PJM Smart Grid Una red inteligente provee de electricidad desde la fuente hasta el consumo utilizando tecnología digital para ahorrar energía (eficiencia), reducir costos (economía) e incrementar la seguridad del sistema eléctrico (confiabilidad) de manera flexible y resiliente. Smart Grid SBC Energy Institute Introducción • ¿Por qué una WAM si ya tenemos un SCADA? Monitoring Technologies: Görner, Bompard, Huang and Kleemann. 2014 Introducción • Situational Awareness: WAM Benchmark 2011 Proyecto Piloto CDEC-SING FODA Proyecto Piloto WAM Octubre 2011 Conocimiento Operacional Instalaciones no son propias SCADA Propio EMS no operativo Análisis estático y dinámico del SING Incerteza de modelos dinámicos Know How CDEC-SING Black-Out Contraparte Técnica Normativa Cambios legales y normativos Nueva Matriz Energética Interconexión Proyecto Piloto CDEC-SING Marzo - Nov. 2014 Evaluación CDEC-SING Marzo - Dic. 2013 Adjudicación, suministro y montaje Enero 2013 Documento Términos de Referencia Diciembre 2012 Presentación de Proyecto a Coordinados Septiembre 2012 Presentación de Proyecto Piloto Enero–Agosto 2012 Evaluación de Tecnologías Noviembre 2011 Visibilizar la necesidad Proyecto Piloto CDEC-SING 2013 Arquitectura: PDC PMU Crucero DNP3 SCADA MPLS PMU Angamos PMU Lagunas IEEE C37.118 Inicio Operación del Piloto: Diciembre 2013. (Domeyko Junio 2014) PMU Domeyko Proyecto Piloto CDEC-SING 2013 Interfaz base Plataforma WAM Proyecto Piloto CDEC-SING 2013 Aplicaciones 2013-2015 Oscillation Detector Islanding & Level Detector Desarrollo Interfaz 2015 Post-mortem analysis Corridor Voltage Stability* * Chile – Argentina 345 kV. Proyecto Piloto CDEC-SING Oscilación de Domeyko con el resto del SING. ¿Es eso posible? Proyecto Piloto CDEC-SING • Monitoreo calidad de datos SCADA v/s WAM. PDC F.S. WAM 100% WAM: IEEE C37.118 – 50 m/s. SCADA: ICCP/DNP3 – 1 m/2s. Proyecto Piloto CDEC-SING • Recurso clave: Enlaces de comunicaciones. Proyecto Piloto CDEC-SING • Recurso clave: Enlaces de comunicaciones. Los datos se transmiten de forma continua. En consecuencia, el ancho de banda requerido es determinado por el tamaño de la trama de datos, velocidad de datos, y los gastos generales de la comunicación. El tamaño del mensaje varía en función del número de fasores y palabras analógicas y digitales incluidos en el mensaje. WAM no impone grandes requerimientos de ancho de banda. Latencias Máximas: WAM: <300 ms; WAC: <100 ms; WAMPAC: <20ms Proyecto Piloto CDEC-SING • Monitoreo calidad de enlaces PMU-PDC WAM – Octubre 2014. Latencia: Proyecto Red WAM CDEC-SING Arquitectura: PDC DNP3 PMU Crucero SCADA IEEE C37.118 MPLS PMU Angamos PMU Salta PMU Lagunas IEEE C37.118 PMU Collahuasi PMU Domeyko Red WAM Noviembre 2015. PMU Andes Proyecto Piloto CDEC-SING Interfaz 2014 – Interfaz 2015 Visualización de despliegues y aplicaciones Frecuencia (t) df/dt Vf-f (t) Geochart Gráfica polar Barra de Control Dif. Angular (t) Proyecto Red WAM CDEC-SING Requerimientos base:2011 FODA v/s FODA 2015 • Infraestructura de comunicaciones Instalaciones no sondigital disponible para transferencia de datos. Conocimiento Conocimiento propias • Infraestructura disponible en SS/EE para instalación del equipo PMU. Implementación en Tecnología WAM Operacional EMS no operativo • Las exigencias disponibilidad de enlacesitio. dependen / EMS SCADA Propio de ancho de banda, latencia y SCADA Incerteza de de modelos Enlaces de de las estático aplicaciones, cantidad PMU, y tipo de data a transmitir. Con Normativa Análisis y Comunicaciones dinámicos dinámico del SING Know How • Es requerimiento para CDEC-SING: Know How 1. Resolución completa para 50Hz (50 muestras por segundo). CDEC-SINGestándar (DNP3, IEC60870-6 TASE.2, IEEE CDEC-SING 2. Data exchange C37.118, IEC 608705-104) Tiempos de 3.Black-Out Data exchangeContraparte futuro (IEC 61850-90-5) Técnica Sin Normativa Nueva Matriz Energética Cambios legales y normativos Interconexión Normativa habilitación. Nueva Matriz Energética Interconexión. Aplicaciones de Control y Protección inviable Proyecto Red WAM CDEC-SING Aplicaciones 2013-2015 Aplicaciones 2016-2018 Oscillation Detector Oscilografía automática Islanding & Level Detector Cálculo dinámico Z línea Desarrollo Interfaz 2015 Load Enchroachment dinámico Post-mortem analysis Desarrollo Interfaz 2018 Corridor Voltage Stability* Otros * Chile – Argentina 345 kV. Red WAM CDEC-SING Monitoreo oscilatorio: Interconexión Chile – Argentina Prueba de interconexión Mayo 2014 0,3 Hz ¿Y en Contingencia? Estudio de Integridad del SS.TT. 2015 Interconexión SIC-SING-SADI lne_8000_8007_1 And es 3 4 5/22 0/2 3 k V N °2 R . Salta 3 4 5 k V R . And es 34 5 k V And es 2 3 # 2 trf_8120_8934_2 trf_8120_8931_1 I/S C o nd e ns ad or And es 8120 COBOS trf_8120_8624_1 trf_8120_8623_2 trf_8120_8622_1 And es 3 4 5/22 0/2 3 k V N °3 Red WAM CDEC-SING Laberint o 220 kV B2 Laberint o 220 kV B1 And es 2 3 # 3 SG ~ SG ~ SG ~ sym_8622_1 sym_8623_2 sym_8624_1 8000 BRACHO ZZ Guanac..ZZ Solar .. INTERCONEXIÓN SIC-SING IB ZZ Cumbre.. ZZ Cumbre.. J ZZ Cardon.. Cumbres 220 kV 2 20 k V R . L ab erin to -La be rinto.C 2 ZZ Solar .. ZZ Solar .. ZZ Seccionamiento C. Pinto J BB2 BB1 ZZ Cardon.. ZZ Cardon.. 2 20 k V R . L ab erin to -La be rinto.C 1 ZZ Solar .. Reactor Chang-Cum 500 kV 1x145 2 Reactor Chang-Cum 500 kV 1x145 4 ZZ Solar .. J1 J2 Ang amo s -Ka pa tu r #1 ZZ Solar .. ~ G K1 BB2 K2 BB1 ~ G J1 J2 K1 BB1 B0.1 B0.0 J1 ZZ Solar .. J2 J1 J2 K1 O'H ig gin s 22 0 GIS - BP K2 K1 O'H ig gin s 22 0 GIS - BT K2 J1 J2 J2 J1 K1 K2 J2 ZZ Solar .. ZZ Solar .. K1 K2 ches Project: Graphic: Interconexion PowerFactory 15.2.2 Date: 8/7/2015 Annex: Nodes Branches Polpaico-Pan de Azúcar 500 kV C2 J1 J2 Polpaico-Pan de Azúcar 500 kV C1 M aitencillo-Cardones 500 kV C2 M aitencillo-Cardones 500 kV C1 J2 Pan de Azúcar-M aitencillo 500 kV C2 BB1 K2 BB2 Reactor Chang-Cum 500 kV 1x145 3 BB2 BB1 Reactor Chang-Cum 500 kV 1x145 1 M aitencillo-Cardones 500 kV C2 Reactor Barra Cardones 500 kV 1x155 Pan de Azúcar-M aitencillo 500 kV C1 2 20 kV Ka pa tu r - O'Higg in s C1 2 20 k V Kelar-Kap a tu r C 2 ~ G Kap atur 2 20 - BP1 Kap atur 2 20 - BP2 2 20 k V Kelar-Kap a tu r C 1 ~ G J1 BB2 2 20 kV L o s Cha n go s- Ka p atur C2 2 20 kV L o s Cha n go s- Ka p atur C1 Kelar 22 0 - BP 2 20 kV Ka pa tu r - O'Higg in s C2 Kelar 22 0 - BT L os C h a ng os 5 0 0 ~ G M aitencillo-Cardones 500 kV C1 L os C h a ng os T2 5 25 /2 30 75 0 MVA L os C h a ng os 2 2 0 Reactor Barra Cardones 500 kV 1x155 SIC L os C h a ng os T1 5 25 /2 30 75 0 MVA Reactor Barra Changos 500 kV 1x155 Kap atur - La be r in to #2 L os C h a ng os T1 5 25 /2 30 75 0 MVA(1 ) Ang amo s B1 Ang amo s B2 Kap atur - La be r in to #1 Ang amo s -Ka pa tu r #2 Red WAM CDEC-SING Se analiza comportamiento transitorio del sistema eléctrico tras ocurrencia de una contingencia de Severidad 9 en: o S/E 220 kV Nueva Zaldívar WAM o S/E 220 kV Laberinto Análisis Dinámico de S9 para Interconexión SICo S/E 220 kV Domeyko SING-SADI o S/E 220 kV Andes Rechazo de carga en el SING DIgSILENT Red WAM CDEC-SING 400.00 200.00 Severidad 9: S/E Domeyko Oscilación SING-SADI 0.00 -200.00 -0.810 s -254.037 MW 6.456 s -340.127 MW 59.213 s -433.497 MW -400.00 -600.00 -1.000 100.00 3.204 s -497.885 MW 11.20 23.40 35.60 rw AG Salta-Andes\345 kV Central Salta-Andes: Total Active Pow er/Terminal i in MW rw AG Salta-Andes\345 kV Central Salta-Andes: Total Reactive Pow er/Terminal i in Mvar 0.866 s -65.957 MW 47.80 [s] 60.00 58.655 s -19.030 MW 0.00 -100.00 -200.00 -300.00 -400.00 -1.000 -0.680 s -185.989 Mvar 11.20 23.40 Mejillones - Cumbres 500kV L1: Total Active Pow er/Terminal j in MW Mejillones - Cumbres 500kV L1: Total Reactive Pow er/Terminal j in Mvar Severidad 9: S/E Donmeyko Oscilación SING-SIC 35.60 47.80 [s] 60.00 Potencia interconexion Date: 8/17/2015 Annex: /29 1.0018 DIgSILENT Red WAM CDEC-SING Severidad 9: S/E Domeyko Oscilación (f Hz) SING-SIC-SADI [-] 1.0014 1.0010 1.0006 1.0002 0.9998 -1.000 11.20 23.40 Nueva Crucero-Encuentro 220 - B1: Electrical Frequency 8007 COBOS: Electrical Frequency Nueva Cardones 500\K1: Electrical Frequency 35.60 47.80 [s] 60.00 Frecuencia SING Pu Date: 8/18/2015 Annex: /30 80.000 X = -1.000Xs = 3.180 s X = 6.376 s [deg] DIgSILENT Red WAM CDEC-SING Severidad 9: S/E 220kV Domeyko 71.239 deg 66.000 52.000 Variación angular línea 345 kV Salta-Andes 43.256 deg 38.000 33.512 deg 28.555 deg 24.000 19.669 deg 16.509 deg 10.000 -1.0000 11.200 23.399 35.599 47.799 [s] 59.998 rw AG Salta-Andes\345 kV Central Salta-Andes: Positive-Sequence-Voltage, Angle/Terminal i rw AG Salta-Andes\345 kV Central Salta-Andes: Positive-Sequence-Voltage, Angle/Terminal j 102.50 [deg] Variación angular línea 500 kV Cumbres - Changos 90.00 77.50 65.00 52.50 40.00 -1.0000 11.200 23.399 35.599 47.799 [s] 59.998 Mejillones - Cumbres 500kV L1: Positive-Sequence-Voltage, Angle/Terminal i Mejillones - Cumbres 500kV L1: Positive-Sequence-Voltage, Angle/Terminal j Angulo Entre lineas Date: 8/18/2015 Annex: /31 Red WAM CDEC-SING Los análisis y desarrollos hacia la Interconexión 2018 Aspectos de interés Oscilaciones de Potencia esperadas Límite de estabilidad angular Análisis de pequeña señal Aplicaciones WAM 2016 - 2018 Load Enchroachment dinámico Oscilografía sistémica automática Cálculo dinámico de Zline Desarrollo interfaz 2018 Otros Es importante analizar la interconexión de los sistemas chilenos, considerando la presencia del Sistema Argentino SADI. Introducción • Situational Awareness: WAM Benchmark 2011 Introducción • Situational Awareness: WAM Benchmark 2015 Introducción • Situational Awareness: ¿WAM en el mundo? Red WAM CDEC-SING CONCLUSIONES El sistema interconectado requiere de herramientas que permitan monitorear la dinámica y validar modelos simulados. La infraestructura TI existente permite Monitoreo, debemos avanzar en su modernización antes de evolucionar a WAC/WAMPAC. Los análisis dinámicos realizados por CDEC-SING, evidencian la importancia de registrar en línea las perturbaciones en escenarios de operación interconectada. La RED WAM se transforma en una herramienta clave para la seguridad operacional y validación de modelos en los escenarios de interconexión de sistemas. Red WAM CDEC-SING ¿Cuál es el camino correcto para salir del cubo? ¿Ruta naranja o celeste? Gracias por su atención Bienal CIGRÉ 2015 Comité Chileno Erick Zbinden A. Jefe Departamento de Integridad del Sistema. CDEC-SING Noviembre 2015