FORO “LA SEGURIDAD ENERGÉTICA DE MÉXICO”

Ó ÓMUSEO TECNOLÓGICO DE COMISIÓN FEDERAL DE ELECTRICIDAD4 y 5 de mayo de 2011

FORO “LA SEGURIDAD ENERGÉTICA DE MÉXICO”

Mesa: Confiabilidad de Sistemas EléctricosConfiabilidad de Sistemas Eléctricos

Dr. José Horacio Tovar HernándezInstituto Tecnológico de MoreliaInstituto Tecnológico de Morelia

Contenido     

• Introducción• Introducción

• Qué se está haciendo en el Ámbito Universitario de México.

• ConclusionesConclusiones

Introducción     

• Reestructuración Orgánica (1982)– Reducción de empresas verticalmente integradas.educc ó de e p esas e t ca e te teg adas

– Participación de capitales privados y públicos.

– Competencia en generación y comercialización.

– Demanda prácticamente inelástica.

– Mayor incertidumbre en la planificación de la operación.

• Reestructuración Tecnológica– Incorporación de generación distribuida.

d ó l “ l ”– Sistemas de supervisión y control “inteligentes.”

– Mayor participación del consumidor.

Nuevos modelos del sistema eléctrico– Nuevos modelos del sistema eléctrico.

– Sistemas de Información y telecomunicaciones robustos.

Qué se está haciendo en el Ámbito Universitarioel Ámbito Universitario 

de México       

Red Actual Red Inteligente

Transmisión de Energía De centrales a usuarios En todas direcciones.

Información Dirigida a centros de control En todas direcciones.

Operaciones Centralizadas Distribuidas

Control Centralizado: SCADASistema Distribuido según jerarquía,

negociación/coordinaciónnegociación/coordinación.

Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

SBCOPF f x,λ OPF SBCOPFOptimization

ModelSecurity

Constraint

2400

Training PointsBPNN Response

ModelConstraint

Insecure operating point

2200

2300

Insecure operating point

Secure operating point

2100

2200

P d9 (M

W)

Security Region

1900

2000 Region

1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700

1800

Pd7 (MW)

Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo

Vehículos Eléctricos• Los vehículos eléctricos (VE) pueden ser usados como un

recurso de almacenamiento distribuido, ayudando así amitigar el esfuerzo del sistema eléctrico generando o

i d i d h d l b jconsumiendo potencia durante horas de alta o bajademanda respectivamente.

• Se han desarrollado modelos de VEs para facilitar su estudiol d lé t ien las redes eléctricas.

• Generalmente se modelan como nodos PQ con potenciaactiva determinada por el estado de carga de la batería y sinintercambio de potencia reactivaintercambio de potencia reactiva.

• Con los convertidores de electrónica de potencia adecuadoslos VEs son capaces de intercambiar potencia reactivacontribuyendo al soporte de voltajecontribuyendo al soporte de voltaje.

CONVOCATORIA

Monitoreo y Control de Área Amplia en SEP mediante información de UMF Desarrollo de  Algoritmos

Modelos matemáticos  para aplicaciones en línea:

• E i b id UMF Objetivos:

1

UMF

UMF

• En  registros obtenidos por UMF

Ejemplo: Comparación de Algoritmos

•Estimación paramétrica instantánea•Acciones de control con información de las UMFs

23

4

6

UMF

UMFAnálisisrecord de frecuencia

60.5

60.75

60.5

60.75

0 5

1

1.5

2

2.5

Freq

uenc

y

record de frecuenciaShort-Time Fourier Transform Frequency Spectrum• Registro de la UMF

• Short Time Fourier

5

6

Concentración de datos

0 100 200 300 400Tiempo

59

59.25

59.5

59.75

60

60.25

Frec

uenc

ia

59

59.25

59.5

59.75

60

60.25

Frec

uenc

ia 0 50 100 150 200 250 300 350 4000

0.5

Time

record de frecuenciaContinuous Wavelet Time-Frequency Spectrum

1.5

2

2.5

cy

0.66667

0.5

0.4

• Wavelets

Señal digital Señal analógica Señal analógica

5

0

5Señal inicial

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

t (seg)

Frecuencia

Aplicación en Laboratorio0 100 200 300 400

Time

0

0.5

1Freq

uenc

0

2

1

Per

iod

Procesador digital de señales (DSP)

Procesado de Registros reales 

Tarjeta  D/A ó generador de ondas 

arbitrarias

Osciloscopio

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2001

t (seg)

CINVESTAV – UNIDAD GUADALAJARA

E l ió d d it i ió• Evaluación de esquemas de monitoreo, supervisión ycontrol de redes eléctricas orientados al desarrollode redes eléctricas inteligentesde redes eléctricas inteligentes

• Desarrollo de métodos de análisis y control no linealy no estacionarios para un mejor aprovechamientoy no estacionarios para un mejor aprovechamientode la energía eléctrica

Análisis e implementación de algoritmos y técnicas• Análisis e implementación de algoritmos y técnicaspara el procesamiento de mediciones fasorialessincronizadassincronizadas

CINVESTAV – UNIDAD GUADALAJARA

Generalidades y motivaciónSmart Grid

y

Calidad de servicio

Cambiando los elementos electromecánicos existentes en la red eléctrica por elementos 

de estado sólido

Adaptabilidad “Plug and Play”

Auto regeneración Transformador Electrónico como elemento de manejo de potencia

Liserre M., Sauter T., Hung J.Y., “Future energy systems: Integrating renewable energy sources into the smart power grid through industrial electronics”, IEEE Industrial Electronics Magazine., Vol: 4, Issue: 1 (2010), Pages: 18‐37.

CINVESTAV – UNIDAD GUADALAJARA

Transformador Electrónico de Potencia (PET)Potencia (PET)

• PET:Sistema de doble conversión AC/AC– Sistema de doble conversión AC/AC.

CINVESTAV – UNIDAD GUADALAJARA

Transformador Electrónico deTransformador Electrónico de Potencia

• PET:• PET:– Sistema de doble conversión AC/DC/AC aislado.

• Características de transformadores convencionales• Mitigación de armónicas• Corrección de factor de potencia• Regulación “instantánea” de tensióng• Mitigación de SAGs y SWELLs• No uso de refrigerantes líquidos• Más compactos y pequeños que sus equivalentes bobinadosp y p q q q

Instituto Politécnico Nacional     

• Centros de Control Regionales para la operación• Centros de Control Regionales para la operación de sistemas eléctricos de distribución.

I f áfi d áli i f i d– Interfaces gráficas de análisis y georreferencia de alimentadores.

I t ió d di i d SCADA i t– Integración de mediciones de SCADA en sistemas computacionales

Cálculo de la distribución de cargas en alimentadores– Cálculo de la distribución de cargas en alimentadores

– Medidas preventivas y correctivas (reducción de pérdidas regulación de voltaje confiabilidad balanceopérdidas, regulación de voltaje, confiabilidad, balanceo de alimentadores, reconfiguración), entre otras.

Instituto Tecnológico de Morelia     

• Desarrollo de interfaces para controladores• Desarrollo de interfaces para controladores bajo la Norma IEC 61850

ll d i d l• Desarrollo de IEDs orientados a control • Desarrollo de algoritmos de mantenimiento (Assets management)

• Desarrollo de algoritmos de protección g pconsiderando plataforma de comunicación

Instituto Tecnológico de Morelia     

• Reconfiguración de sistemas de distribución en tiempo real.

• Identificación de nuevas oportunidades de peficientar la operación de compañías distribuidoras y comportamiento de y pconsumidores (mercados regionales/locales de compraventa de energía eléctrica).p g )

• Revisión y diseño de marcos regulatorios para el desarrollo eficiente del concepto de reddesarrollo eficiente del concepto de red inteligente. 

Escuela de Verano en Sistemas de Potencia

Obj ti Dif di l tá d ll d• Objetivo: Difundir lo que se está desarrollando en sistemas eléctricos de potencia en los dif t t (i d t i l ddiferentes sectores (industrial, proveedores, académico, otras instituciones)

• UNAM, UMSNH, UAM, IPN, CINVESTAV, UdeG, UANL, ITM, ITL, CFE, CEPAL, CRE, IIE.

Conclusiones

• Hay varias instituciones desarrollando proyectos i d d i t li t t á dasociados a redes inteligentes y otras áreas de 

los sistemas eléctricos relacionadas a la fi bilid d d l i t lé t iconfiabilidad del sistema eléctrico.

• El problema no solamente es técnico. Es además: – económico, 

– político, 

– social, 

– ambiental y 

– regulatorio.

Conclusiones

Para garantizar la seguridad energética de México l l l d ben el largo plazo, se debe:

– Plantear una política global que establezca p g qclaramente las metas asociadas a la garantía del suministro de energía eléctrica en los plazos corto, mediano y largo, con niveles de confiabilidad y seguridad adecuados.

– Crear un plan de desarrollo energético integral donde se incluya a todas las instituciones que pueden contribuir a su realizacióncontribuir a su realización.

Contribuyentes

• César Ángeles Camacho• Emilio Baroccio Espejo

• Claudio Rubén Fuerte Esquivel• Norberto García Barriga

• Guillermo Gutiérrez AlcarazGuillermo Gutiérrez Alcaraz• Alejandra Jiménez Vega

• Ernesto MercadoEd M G ti• Edgar Moreno Goytia

• Ricardo Mota Palomino• Fernando Martínez Cárdenas

• Juan Manuel Ramírez• Arturo Román Messina

• Johnny Posadas ContrerasJohnny Posadas Contreras• Daniel Ruiz vega