Direccin de OperacinSubdireccin de Distribucin
REORDENAMIENTO Y AUTOMATISMO DE LAS REDES DE DISTRIBUCIN1
Solo se comprende para qu sirve lo que se hace el da de hoy, cuando se sabe qu se quiere lograr y es entonces que se disfruta del trayecto, que tal vez alguien ms tenga que terminar
OBJETIVOAplicar los criterios y las reglas para la localizacin del equipo de proteccin y seccionamiento, de operacin local o telecontrolada en los circuitos de media tensin urbanos y rurales
Ejemplificar el restablecimiento del suministro de energa elctrica, en los segmentos sin dao de los circuitos de media tensin, cuando se presenta una interrupcin
Instalaciones de DistribucinLa longitud equivale a:Diciembre 2009
17.18 vueltas 1.79 veces
ANTECEDENTESEl suministro de energa elctrica a los clientes en Mxico, est regido por la ley del servicio pblico y su reglamento en donde solo se especifican los lmites superior e inferior del voltaje de suministro, en el punto de entrega del usuario Histricamente, la calidad de la energa no haba sido un problema mayor, se consideraba que excepto por la continuidad, el suministro para la mayora de los clientes de la energa elctrica 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 nmero e importancia de las cargas, ha dado como resultado una mayor exigencia por los clientes en la calidad del suministro
ANTECEDENTESAnte tal necesidad en 1997 se implantaron los siguientes COMPROMISOS DE SERVICIO CON LOS CLIENTES:
- RESTABLECIMIENTO DEL SUMINISTRO- Mxima espera en fila - Contestacin de llamadas telefnicas
- Atencin de solicitudes de suministro- Conexin de nuevos suministros en tarifas 1,2 - Atencin de inconformidades por alto consumo
- Reconexin de servicios cortados por falta de pago- Construccin de obras menores y conexin de suministros
ANTECEDENTESEn 2002 se implantaron los COMPROMISOS DE SUMINISTRO CON LOS CLIENTES, loscuales en las Divisiones de Distribucin se ha hecho caso omiso: - CONTINUIDAD: Interrupciones del suministro programadas, prolongadas, momentneas y breves - MAGNITUD: Variacin de la tensin de corta duracin, de larga duracin, desbalance entre fases, abatimiento (sags) e incremento (swells) de la tensin, frecuencia y distorsin armnica - RESPALDO DEL SUMINISTRO: Con el sistema elctrico y/o plantas mviles Y en 2009 se formalizo el documento de la Gua CFE L0000-70, Calidad de la Energa: Caractersticas y lmites de las perturbaciones de los parmetros de la energa elctrica.
ANTECEDENTESSituacin que ha obligado a revisar distintos aspectos, ya que: La infraestructura elctrica y la organizacin solo est o estaba? preparada para restablecer el suministro de manera local, ante fallas en el sistema elctrico de media tensin
LO QUE QUEREMOS (MISIN)- Satisfacer las necesidades de nuestros clientes - Cumplir con las expectativas de los clientes - Etc, etc para cumplir con los clientes
LO QUE SOAMOS (VISIN)- 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 CMO (ESTRATEGIAS) VAMOS A LOGRAR LO QUE QUEREMOS (MISIN) Y LO QUE SOAMOS (VISIN)- Realmente nos hemos fijado la meta final final de la continuidad del suministro de acuerdo al costobeneficio y al tipo de infraestructura elctrica que tenemos como sueo realizable? - Tenemos documentado y formalizado un plan de crecimiento y reordenamiento de las redes de media tensin y le dedicamos anualmente una parte del presupuesto autorizado para concluirlo? - Aplicamos los criterios y reglas para la instalacin del equipo de proteccin y seccionamiento, que nos lleve a saber cuanto equipo realmente requerimos finalmente?
DEFINICIONES- TIEMPO DE INTERRUPCIN POR USUARIO (TIU): Es el tiempo promedio de interrupcin por usuario, con este ndice se evala en CFE, el desempeo que tienen las instalaciones que suministran la energa elctrica a los clientes - TIEMPO DE RESTABLECIMIENTO DEL SUMINISTRO (TRS): Es el tiempo requerido para restablecer el suministro en los segmentos del sistema elctrico no fallados, debido a una interrupcin de un cliente o de una parte del sistema - TIEMPO DE REPARACIN DE LA FALLA (TRF): Es el tiempo requerido para devolver a su condicin original un componente o equipo del segmento del sistema elctrico fallado
ALGORITMOSDuracin de la interrupcin (Di) x Usuarios afectados (Uaf) TIU = ------------------------------------------------------------------------------------Usuarios totales (Ut) Di = Tiempo de restablecimiento del suministro (TRS) + Tiempo de reparacin de la falla (TRF)
EJEMPLO DEL TRS Y DEL TRF
TRS
TRF
TRS
I
R
D
R
D
D
D NA
I
D
R
D
PROBLEMTICAFORMA DE HACER LAS COSAS- Mtodo tradicional para ubicar el equipo de proteccin 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 operacin del EPROSEC - La ubicacin 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
CON QUIN SE HACEN LAS COSAS- Falta de personal en el horario en que se presentan la mayora 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
PROBLEMTICAEQUIPO DE PROTECCIN Y SECCIONAMIENTO- Falta de EPROSEC en los circuitos de MT
- Equipo adaptado solo para operacin manual- Desconocimiento de cuanto equipo y de que caractersticas se requiere en los circuitos de MT - Red de comunicaciones insuficiente para el control remoto de los equipos de red
CIRCUITOS DE MEDIA TENSIN- Circuitos de media tensin con ms de 5000 clientes - Poblaciones rurales mayores a 1000 clientes, conectadas a circuitos, sin una alimentacin de respaldo - Circuitos rurales de operacin radial
MEDIO AMBIENTE- Circuitos rurales muy alejados de centros de atencin de CFE - Circuitos con poblaciones al final con concentracin de clientes - Impedimento de paso al personal de CFE a predios particulares
- Condiciones climatolgicas adversas y difcil acceso en el momento de restablecer el suministro- Inseguridad en reas rurales o colonias, en el horario nocturno - Alto trfico vehicular y que se complica por los semforos sin energa elctrica cuando ocurren fallas
Instalaciones de DistribucinComo ha crecido la red?- Fraccionamientos- reas industriales - reas comerciales
- Vialidades - Planes de Gobierno
Condiciones actuales de la redCruces de lneas de diferentes circuitos en la red de media tensin
Condiciones actuales de la redCircuitos que se salen de su rea de influencia o casi llegan hasta la subestacin que tienen como respaldo
30 kms
Condiciones actuales de la redCircuitos que casi regresan hasta la subestacin que los alimenta
Condiciones actuales de la red
Redes de distribucin de media tensin, con un 38% ms de las instalaciones que realmente ocupan
Cmo se reordena la red de MT?
Contar con el plano del sembrado de manzanas del rea urbana sin instalaciones
Cmo se reordena la red de MT?
Proyectar la red de media tensin aplicando los criterios de planeacin
Cmo se reordena la red de MT?
Sobreponer los planos
Cmo se reordena la red de MT?Sobreponer el plano propuesto en el de instalaciones existentes
Cmo se reordena la red de MT?Como es imprctico y muy caro modificar todo de acuerdo al nuevo proyecto, se aprovechan la trayectorias existentes apegndose en lo posible al proyecto propuesto
Cmo se reordena la red de MT?
Se debe contar con el levantamiento de las trayectorias de los circuitos de media tensin existentes
Cmo se reordena la red de MT?
Se establece el ancho de banda secundario deseado y se unen las trayectorias de MT existentes
Cmo se reordena la red de MT?
Se trazan los tramos de trayectorias faltantes para formar nuevos caminos, respetando el ancho de banda secundario establecido
Cmo se reordena la red de MT?
Se retiran los tramos sobrantes
Cmo se reordena la red de MT?
El nmero de circuitos o interruptores lo define la densidad de carga del rea, lo importante son las trayectorias
En reas confinadas no siempre es aplicable la teora de llevar trayectorias de multitroncal o respetar un ancho de banda secundario
OPCIN 1.- PARA MEJORAR EL TIU Y EL TRSACTIVIDAD Reubicar el EPROSEC en los circuitos de MT rurales con la filosofa de operacin de una red subterrnea VENTAJAS El TIU se mejora en un 27% al tener la disposicin del EPROSEC antes y despus de la carga, se puede determinar la cantidad de equipo si se fijan los clientes por poblacin, la red elctrica de la poblacin se ve menos afectada por corrientes de falla, la operacin de la red es ms sencilla DESVENTAJAS Se requiere relocalizar todo el equipo del circuito completo, el personal operativo no acepta fcilmente un cambio de paradigma, se siguen haciendo maniobras de manera local afectando el traslado y el conseguir personal
OPCIN 2.- PARA MEJORAR EL TIU Y EL TRSACTIVIDAD VENTAJAS El TIU se mejora en un 46% al tener control remoto del equipo de proteccin y seccionamiento, se conoce de inmediato la operacin de los equipos de proteccin instalados en los circuitos
Controlar de manera remota el EPROSEC como est localizado ahora en los circuitos de MT con respaldo
DESVENTAJAS Al solo tener control remoto del equipo como se encuentra ubicado, el tiempo de reparacin de la falla es alto, ya que se siguen dejando poblaciones y clientes fuera, se requiere de una inversin inicial importante
OPCIN 3.- PARA MEJORAR EL TIU Y EL TRSACTIVIDAD Telecontrolar y reubicar el EPROSEC en los circuitos de MT, operndolos con la filosofa de una red subterrnea VENTAJAS El TIU se mejora desde un 75% hasta un 85% al tener control y localizado el EPROSEC en el circuito antes y despus de la carga, se conoce de inmediato la operacin de los equipos, se puede determinar la cantidad de equipo si se fijan los clientes por poblacin, la red elctrica de la poblacin se ve menos afectada por corrientes de falla y la operacin es ms sencilla DESVENTAJAS Se requiere de una inversin inicial importante, es necesario relocalizar todo el EPROSEC del circuito, el personal operativo no acepta fcilmente un cambio de paradigma
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 ubicacin y cantidad del EPROSEC telecontrolado y de operacin local, de la red de MT urbana y rural - Elaborar el plan de automatizacin para el restablecimiento de red de MT de cada Zona
REGLAS PARA DETERMINAR LA UBICACIN Y CANTIDAD DE EQUIPO
PARA CIRCUITOS URBANOS CON ENLACE- DESCONECTADOR TELECONTROLADO en cada punto del circuito que rena 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 problemtica puedan contaminar el circuito - CUCHILLAS OPERADAS EN GRUPO de operacin local cada kilmetro, para aquellos circuitos que no cumplen con la cantidad de 750 clientes - DESCONECTADOR TELECONTROLADO O EQUIPO DE TRANSFERENCIA AUTOMTICA con sistema selectivo para dos fuentes de alimentacin, en aquellos servicios que por su importancia as lo requieran
REGLAS PARA DETERMINAR LA UBICACIN Y CANTIDAD DE EQUIPO
PARA CIRCUITOS URBANOS CON ENLACER D D D NA D D D
I
D
D
D
D NA
D
D
D
I
D
D
D
D NA
D
D
D
T 1 MW
UTRS
UTRP
REGLAS PARA DETERMINAR LA UBICACIN 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 problemtica as lo requieran - RESTAURADORES TELECONTROLADOS cada 10 km, ubicndolos a la salida de una poblacin > de 750 clientes, en ramales > de 10 km o < que por su problemtica as lo requieran - DESCONECTADOR TELECONTROLADO en el punto de enlace ubicado en una de las poblaciones > 750 clientes - CUCHILLAS OPERADAS EN GRUPO de operacin local tengan poblaciones con seccionamiento cada 5 km, cuando no se
- DESCONECTADOR TELECONTROLADO en aquellos servicios que por su importancia as lo requieran
REGLAS PARA DETERMINAR LA UBICACIN Y CANTIDAD DE EQUIPO
PARA CIRCUITOS RURALES CON ENLACEI R D D D R D D D D> 750 C
> 10 km
> 750 C
> 750 C
UI
I
D D
D R
D
D
D
D NA> 750 C
> 750 C
UI
> 750 C
UTRP
UTRP
EJEMPLO DEL TRS Y DEL TRF ACTUAL
TRS
TRF
TRS
I
R
D
R
D
D
D NA
I
D
R
D
EJEMPLO DEL TRS Y DEL TRF EN UN CIRCUITO RURAL CON ENLACEAPLICANDO LA OPERACIN DE UNA RED SUBTERRNEA
I
R
D D
D R
D DD D
I
D D
D R
D
D
D
D NA
REGLAS PARA DETERMINAR LA UBICACIN Y CANTIDAD DE EQUIPO
PARA CIRCUITOS RURALES RADIALES- DESCONECTADORES o CUCHILLAS OPERADAS EN GRUPO sin telecontrol a la salida de poblaciones con ms de 750 clientes, o poblaciones < de 750 clientes que por su problemtica as lo requieren - RESTAURADORES cada 10 km ubicndolos a la salida de una poblacin - RESTAURADORES en ramales con ms de 10 km o menores que por su problemtica as lo requieren - CUCHILLAS OPERADAS EN GRUPO de operacin local cada 5 km cuando no se tengan poblaciones con seccionamiento
REGLAS PARA DETERMINAR LA UBICACIN Y CANTIDAD DE EQUIPO
PARA CIRCUITOS RURALES RADIALESR
COG R I D o COG R D o COG R R
10 km
10 km
ACCIONES RECOMENDADAS PARA TELECONTROLAR LOS CIRCUITOS DE MEDIA TENSIN (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 tensin completos - Priorizar los circuitos de mayor a menor problemtica en el TIU y el TRS de la Zona - La coordinacin entre las distintas especialidades es fundamental en la realizacin de este proyecto, ya que interviene distribucin, control, comunicaciones y operacin - Llevar a cabo el plan de automatizacin, donde deben participar las diferentes especialidades del rea tcnica de la Zona
ACCIONES RECOMENDADAS PARA TELECONTROLAR LOS CIRCUITOS DE MEDIA TENSIN (2)- Hacer pruebas de comunicacin 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, as como del equipo telecontrolado
ANLISIS DE COSTO BENEFICIOCosto de una interrupcinCi = Ckwh x EDV + CkwhAFECT x kwhAFECTCi = Costo de la interrupcin Ckwh = Costo del kwh CFE CkwhAFECT = Costo del kwh afectado residencial
En este clculo nos e consideran los beneficios cualitativos: Como la seguridad de los trabajadores, que llegan a traducirse en accidentes automovilsticos o choques elctricos, asaltos etc. Y demandas por daos al medio ambiente y propiedades de terceros
EDV = Energa dejada de venderkwhAFECT = Energa afectada en el sector residencial Ckwh = 1.045 pesos CkwhAFECT = 40.25 pesos (3.5 dlares) EDV = 3,500 kw x 1.46 hrs = 5,110
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 pesosCon el EPROSEC telecontrolando en circuitos de MT se logra una reduccin de hasta el 70% del TIU, tendramos un ahorro de 590,848.8 pesos al ao por circuito Relacin costo - beneficio = 590,848.8 / 542,250 = 1.09/1 La inversin se recupera en 11 meses
kwhAFECT = 3,500 kw x 1.46 hrs = 5,110Ci = 5,339.95 + 205,677.50 = 211,017.45 Ci = 211,017.45 pesos por interrupcin No. de interrupciones prom. anual/cto = 4
Ci anual/circuito = 844,069.80 pesos
Circuitos de MT con equipo de red telecontrolado
400 350
Alimentadores
Ao2004 2005 2006 2007 2008 2009
No. Puntos1,289 1,370 2,118 1,984 2,120 2,215
Puntos Automticos
300 250 200 150 100 50 02004 2005 2006 2007 2008 2009 STE 369 366 382 382 382 214 BAJ 0 0 267 310 320 310 GNT 200 193 397 204 196 256 NTE COC 177 255 242 250 251 255 166 177 180 188 212 243 NOE JAL 104 109 132 158 176 298 96 97 97 139 140 170 COR CSR BCA 44 92 94 113 183 201 19 83 92 90 90 0 85 83 97 97 97 151
PEN 13 6 24 30 35 75
GCT 14 20 20 20 35 35
OTE 2 2 94 3 3 7
Diciembre/2009
Equipo de Proteccin y Seccionamiento telecontralados
EPROSEC Telecontrolado1000 900
Ao2004 2005 2006 2007 2008 2009
No. Puntos3,085 3,256 3,422 4,303 4,911 6,273
Puntos Automticos
800 700 600 500 400 300 200 100 02004 2005 2006 2007 2008 2009
JAL NTE COC BAJ STE GNT GCT CSR COR OTE NOE BCA PEN 360 425 421 464 603 711 439 434 519 600 612 624 383 417 462 486 540 622 339 400 401 445 445 654 300 279 286 299 301 344 298 297 106 306 362 637 246 275 275 276 266 266 196 217 241 564 631 982 189 215 255 261 261 261 188 206 252 324 371 474 59 80 89 122 352 394 63 78 83 83 81 169 25 4 32 73 86 135Diciembre/2009
TIEMPO DE INTERRUPCIN POR USUARIO (TIU)
SIN EVENTOS
Minutos
Antes de decidir automatizar:1. Se debe reordenar la topologa del Sistema Elctrico de Distribucin de Media Tensin. 2. Se debe contar con el Plan de Crecimiento del Sistema Elctrico de Distribucin.
3. Definir los parmetros de la Calidad del Suministro hacia nuestros clientes.4. Plantear los Objetivos y Reglas de Operacin del Sistema Elctrico de Distribucin. 5. Decidir que tipo de Sistema de Control requerimos emplear en base a lo anterior.
CONCLUSIN
Con el plan de telecontrol de las redes de distribucin se logra:
- Incrementar el valor de satisfaccin 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 ms pronto posible el suministro - No afectar a terceros y al medio ambiente, al no destruir plantos, 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 tensin