ANTECEDENTES DE LOS PROBLEMAS ESTABILIDAD

PERMANENTE EN EL SISTEMA PERUANOPERUANO

Roberto Ramírez A. 2003 COES

INDICE

� 1. Introducción

� 2. Estabilidad Permanente-Definición

� 3. Oscilaciones Electromecánicas-Conceptos Fundamentales

� 4. Estudios realizados en el Sistema Peruano

� 5. Oscilaciones No Amortiguadas en el Sistema Peruano

� 6. Conceptualización del Problema

� 7. Referencias Bibliográficas

1.1. INTRODUCCIONINTRODUCCION

Las oscilaciones en los S.E.P:� Constituyen un problema muy antiguo.� Aparecieron con las interconexiones y la operación

en sincronismo de sistemas aislados.� Sistemas cada vez mas grandes y esparcidos en� Sistemas cada vez mas grandes y esparcidos en

grandes regiones de un país.� La aparición de oscilaciones: vista en líneas de

interconexión entre áreas de un sistema, cuandose transfiere potencias superiores a su potenciacaracterística. Explicación: “existencia de un Modode Oscilación entre áreas con pobreamortiguamiento".

2.2. ESTABILIDAD PERMANENTE O DE ESTADO ESTABILIDAD PERMANENTE O DE ESTADO ESTACIONARIOESTACIONARIO

2.2. ESTABILIDAD PERMANENTE O DE ESTADO ESTABILIDAD PERMANENTE O DE ESTADO ESTACIONARIOESTACIONARIO

La estabilidad permanente o de estado estacionario,de pequeña señal ó a pequeña perturbación, es lacapacidad de un SEP para mantenerse ensincronismo ante pequeñas perturbacionesnormales durante su operación.

En la literatura americana : “Dinámica”En Rusia y países socialistas : “Estática”

CIGRE e IEEE recomendaron que en vez de éstostérminos se utilice: ESTABILIDAD PERMANENTE ODE ESTADO ESTACIONARIO O PEQUEÑA SEÑAL.

3.3. OSCILACIONES ELECTROMECANICASOSCILACIONES ELECTROMECANICAS

3.1 DEFINICIÓNReflejan las interacciones entre el sistema eléctrico detransmisión y el sistema mecánico de impulso de losgeneradores, pueden ocurrir entre una maquinasíncrona o una central eléctrica y el resto del sistema oentre grandes grupos de unidades generadoras.

Desde los años 60 se ha observado en las líneas deinterconexión entre zonas o sistemas eléctricos,oscilaciones en la potencia, tensión, corriente yfrecuencia. Pueden aparecer ante los cambios deoperación del sistema eléctrico o después de que hasoportado con éxito un proceso transitorio originadopor una determinada perturbación.

� MODOS LOCALES : Son los más comunes, tienen unrango de frecuencia de 1,5 a 2,5 Hz y corresponden alescenario en el cual un generador o un grupo degeneración oscilan frente al resto del sistema, al cualestán conectados mediante un enlace débil.

�MODOS INTRAPLANTA: Son incluidos en los modoslocales. Expresa la oscilación entre máquinas de unadeterminada central eléctrica y su frecuencia esta en elrango de 0,8 a 1,8 Hz.

Estas dos formas de oscilación que solamentecomprometen a una parte del sistema, representan unproblema local.

MODOS INTERAREA : asociadas usualmente a ungrupo de máquinas en una zona del sistema (quepresentan un comportamiento coherente), que oscilacon respecto a otro grupo de máquinas ubicadas enotra zona del sistema, con frecuencias 0,1 a 1,0 Hz y semanifiestan cuando los dos zonas están interconectadasmediante un enlace débil.

3.2 MECANISMOS DE ESTIMULACIÓN

� Las grandes potencias transferidas entre zonas puedendesencadenar oscilaciones interárea. Para evitarlas esnecesario limitar la potencia transmitida (limites porestabilidad permanente ).

� Al iniciarse, a menudo, las oscilaciones crecen en� Al iniciarse, a menudo, las oscilaciones crecen enmagnitud en un lapso de muchos segundos, puedenpersistir por muchos minutos y ser limitadas enamplitud solo por las no linealidades del sistema. Si elsistema no es sacado del punto de operación en el quese encuentra el crecimiento de las oscilaciones puedeprovocar la pérdida (del sincronismo ) de unidades degeneración.

3.3 PROCEDIMIENTO DE ESTUDIO

Estabilidad Permanentea) Cálculo de los eigenvalores del sistema. Los

resultados indicarán los modos de baja frecuencia y suamortiguamiento.

b) Análisis detallado de los modos con bajoamortiguamiento, identificando los generadores queamortiguamiento, identificando los generadores queparticipan en cada modo y determinar la necesidad deinstalar elementos de amortiguamiento.

Estabilidad Transitoriaa) Simulaciones en el dominio del tiempo para confirmar

los resultados de los análisis de estabilidadpermanente.

3.4 CARACTERÍSTICAS DE LAS OSCILACIONES

Oscilaciones interárea: son modos naturales delsistema, asociados a sus características topológicas(enlaces de transmisión débiles, centrales lejos de loscentros de carga, etc.) y las altas potenciastransferidas.

� No pueden ser eliminados.� Su amortiguamiento y frecuencia oscilación pueden� Su amortiguamiento y frecuencia oscilación pueden

ser modificados.� La utilización de Estabilizadores es la forma más

común de mejorar el amortiguamiento del sistema.

Al crecer el sistema de potencia (ingreso de nuevascentrales, interconexiones) la frecuencia y amortiguamientode los modos existentes cambiará y se producirán nuevosmodos de oscilación.

3.5 APLICACIÓN DE EQUIPAMIENTO PARA ELAMORTIGUAMIENTO DE LAS OSCILACIONES

La mayor causa del amortiguamiento negativo ha sido lautilización de sistemas de excitación de estado sólido (granvelocidad de respuesta). Es intuitivamente obvio que unaforma efectiva de incrementar el amortiguamiento esmodificar esta acción.

La solución efectiva es la utilización en el regulador deLa solución efectiva es la utilización en el regulador detensión del "estabilizador de sistemas de potencia" (PSS),procesando una adecuada señal.

El uso de estabilizadores en los FACTS “conectados enserie” produce un aporte complementario importante en elamortiguamiento zonal de las oscilaciones.

4.4. ESTUDIOS DE ESTABILIDAD PERMANENTE ESTUDIOS DE ESTABILIDAD PERMANENTE DEL SISTEMA ELECTRICO PERUANODEL SISTEMA ELECTRICO PERUANO

4.14.1 OPERATIVIDAD DE LAS C.H. YANANGO Y OPERATIVIDAD DE LAS C.H. YANANGO Y C.H. CHIMAYC.H. CHIMAY

Este estudio fue desarrollado en 1999 por ABB deEspaña.España.

Se resumirá resultados del Estudio de EstabilidadPermanente.

PATRONES DE OSCILACION DEL S.E.I.N.PATRONES DE OSCILACION DEL S.E.I.N.

� a) MODO 1

� Modo de oscilación interárea, en el cual las centrales A yB de Mantaro mas la C.H. Yanango oscilan contra elresto del sistema peruano. La frecuencia es 0.683 Hz y elamortiguamiento es pequeño y negativo. Podría deberseal ajuste modelado para los PSS de esta central.al ajuste modelado para los PSS de esta central.

� b) MODO 2

� Representa un modo de oscilación interárea, en el cual elSICN oscila contra el SIS, los grupos de Mantaro,Yanango y Malacas muestran un desplazamiento angularen oposición al resto del SICN.

� c) MODO 4

� Es un modo de oscilación local, que indica que cuando seexcita se produce una oscilación de la C.H. San Gabáncontra todo el resto del SIS. En esta oscilación CharcaniIV del SIS es la presenta el mayor desplazamientoangular contra San Gabán.angular contra San Gabán.

4.24.2 OPERATIVIDAD DE LA C.H. CAÑON DEL OPERATIVIDAD DE LA C.H. CAÑON DEL PATOPATO

La C.H. Cañón del Pato de 150 MW había sido repotenciadaa 240 MW y EGENOR debía presentar un Estudio deOperatividad para mostrar la ausencia de impacto negativo.

Cesel S.A. realizó el estudio en 1999, utilizando porprimera vez en el Perú el software DIgSILENT.primera vez en el Perú el software DIgSILENT.

Se resume resultados del Estudio de EstabilidadPermanente con y sin la interconexión Mantaro-Cotaruse-Socabaya, que iba a ingresar al SEIN en noviembre del2000.

a) MODO DE OSCILACIÓN DE 0.650 HZ

PATRONES DE OSCILACION DEL S.E.I.N.PATRONES DE OSCILACION DEL S.E.I.N.

Amortiguamiento promedio de 0.034. Esta asociadofundamentalmente a la oscilación coherente de lascentrales del SIS y Mantaro, grupo que a la vez oscilan enoposición de fase a las centrales del norte del país (Talara,oposición de fase a las centrales del norte del país (Talara,Carhuaquero, Cañón del Pato, Gallito Ciego y Tumbes.

_-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| System Stage: Study Case | Study Case: Study Case | Annex: / 29 |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| Element Busbar/Station Magnitude/Angle Participation |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|System Mode 181 Tp= 1.539 s Dp= 0.139 A1/A2= 1.239 || sym AGUAY1 AGUAY1 / 0.237/-164.90 <<<<<| || sym AGUAY2 AGUAY2 / 0.237/-164.90 <<<<<| || sym CAHUA10 CAHUA10 / 0.212/-169.06 <<<<<| || sym CALL65 CALL65 / 0.010/ 45.47 | || sym CALLAH8 CALLAH8 / 0.009/ 44.73 | || sym CARHU10 CARHU10 / 0.741/-161.56 <<<<<<<<<<<<<<<<<| || sym G2 G2 / 0.127/-164.89 <<<| || sym G3 G3 / 0.127/-164.89 <<<| || sym G4 G4 / 0.125/-164.82 <<<| || sym G5 G5 / 0.125/-164.81 <<<| || sym G6 G6 / 0.125/-164.82 <<<| || sym GCIEGO10 GCIEGO10 / 0.508/-165.48 <<<<<<<<<<<<| || sym HUAMP10 HUAMP10 / 0.006/ 41.85 | || sym HUIN12 HUIN12 / 0.057/ 47.94 |> || sym IND10 IND10 / 0.016/ 22.56 | || sym MALPA6.9 MALPA6.9 / 0.020/ 152.63 | || sym MAN13A MAN13A / 0.477/ 30.29 |>>>>>>>>>>> || sym MAN13B MAN13B / 0.459/ 28.73 |>>>>>>>>>>> || sym MAT12A MAT12A / 0.021/ 44.52 | || sym MAT12B MAT12B / 0.021/ 44.40 | || sym MOYOP10 MOYOP10 / 0.025/ 42.80 |> || sym MOYOP10 MOYOP10 / 0.025/ 42.80 |> || sym OROYA2.3 OROYA2.3 / 0.002/ 116.89 | || sym PACA63 PACA63 / 0.081/-162.85 <<| || sym PACHA2.3 PACHA2.3 / 0.003/ 98.87 | || sym PARIA13 PARIA13 / 0.071/-165.45 <<| || sym RESTI13 RESTI13 / 0.231/ 29.52 |>>>>> || sym SEM_10 SEM_10 / 0.021/ 21.89 | || sym TAL13.8 TAL13.8 / 0.791/-161.89 <<<<<<<<<<<<<<<<<<| || sym TUMB13.8 TUMB13.8 / 0.300/-161.46 <<<<<<<| || sym YANA13 YANA13 / 0.022/ 36.40 |> || sym YAUPI1 YAUPI1 / 0.069/ 179.31 <| || sym YAUPI2 YAUPI2 / 0.046/ 179.30 <| || sym ARIC1 ARIC1 / 0.127/ 15.15 |>>> || sym ARIC2 ARIC2 / 0.066/ 14.06 |>> || sym CALAN10 CALAN10 / 0.127/ 12.20 |>>> || sym CHA.VI-5 CHA.VI-5 / 0.050/ 11.20 |> || sym CHAI-II CHAI-II / 0.012/ 11.44 | || sym CHAIII CHAIII / 0.022/ 12.38 |> || sym CHARIV CHARIV / 0.080/ 14.55 |>> || sym CHARV CHARV / 0.432/ 10.33 |>>>>>>>>>> || sym GD1CHIL GD1CHIL / 0.024/ 22.67 |> || sym GDMOLL GDMOLL / 0.125/ 15.56 |>>> || sym ILO/DK-4 CATKATO / 0.004/ 17.03 | || sym ILOTV2 TV2 / 0.041/ 17.03 |> || sym ILOTV3 TV3A-B / 0.133/ 14.80 |>>> || sym SGAB13 SGAB13 / 1.000/ 0.00 |>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> || sym TVCARB TVCARB / 0.425/ 16.99 |>>>>>>>>>> |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

c) MODO DE OSCILACIÓN DE 1.01 HZ

Amortiguamiento promedio de 0.037. Caracteriza auna oscilación no coherente amortiguada entre elcomplejo CH Mantaro (grupos de Mantaro, quetienen la mayor participación y Restitución) con lascentrales del SICN Yaupi, Aguaytía, Cahua yMalpaso.Malpaso.

_-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| System Stage: Study Case | Study Case: Study Case | Annex: / 29 |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| Element Busbar/Station Magnitude/Angle Participation |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|System Mode 171 Tp= 0.918 s Dp= 0.251 A1/A2= 1.259 || sym AGUAY1 AGUAY1 / 0.501/ 179.69 <<<<<<<<<<<| || sym AGUAY2 AGUAY2 / 0.501/ 179.71 <<<<<<<<<<<| || sym CAHUA10 CAHUA10 / 0.202/ 147.41 <<<<<| || sym CALL65 CALL65 / 0.029/ 0.81 |> || sym CALLAH8 CALLAH8 / 0.027/ -1.51 |> || sym CARHU10 CARHU10 / 0.132/ -9.84 |>>> || sym G2 G2 / 0.007/ 169.81 | || sym G3 G3 / 0.007/ 169.81 | || sym G4 G4 / 0.007/ 170.09 | || sym G5 G5 / 0.007/ 170.10 | || sym G6 G6 / 0.007/ 170.09 | || sym GCIEGO10 GCIEGO10 / 0.093/ -30.73 |>> || sym HUAMP10 HUAMP10 / 0.017/ -0.70 | || sym HUIN12 HUIN12 / 0.191/ -4.41 |>>>> || sym IND10 IND10 / 0.035/ -31.95 |> || sym MALPA6.9 MALPA6.9 / 0.222/ 162.53 <<<<<| || sym MAN13A MAN13A / 1.000/ 0.00 |>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> || sym MAN13B MAN13B / 0.905/ -2.84 |>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> || sym MAT12A MAT12A / 0.055/ -0.73 |> || sym MAT12B MAT12B / 0.055/ -0.74 |> || sym MOYOP10 MOYOP10 / 0.083/ -6.22 |>> || sym MOYOP10 MOYOP10 / 0.083/ -6.22 |>> || sym OROYA2.3 OROYA2.3 / 0.023/ 159.42 | || sym PACA63 PACA63 / 0.013/ -15.63 | || sym PACHA2.3 PACHA2.3 / 0.026/ 157.09 | || sym PARIA13 PARIA13 / 0.005/ 162.02 | || sym RESTI13 RESTI13 / 0.384/ 2.87 |>>>>>>>>> || sym SEM_10 SEM_10 / 0.066/ -39.80 |>> || sym TAL13.8 TAL13.8 / 0.187/ -8.62 |>>>> || sym TUMB13.8 TUMB13.8 / 0.086/ -7.37 |>> || sym YANA13 YANA13 / 0.036/ -0.10 |> || sym YAUPI1 YAUPI1 / 0.627/ 168.58 <<<<<<<<<<<<<<| || sym YAUPI2 YAUPI2 / 0.417/ 168.59 <<<<<<<<<| || sym ARIC1 ARIC1 / 0.153/-164.52 <<<| || sym ARIC2 ARIC2 / 0.064/-166.08 <| || sym CALAN10 CALAN10 / 0.301/-170.77 <<<<<<<| || sym CHA.VI-5 CHA.VI-5 / 0.017/-157.65 | || sym CHAI-II CHAI-II / 0.004/-156.00 | || sym CHAIII CHAIII / 0.007/-152.62 | || sym CHARIV CHARIV / 0.024/-144.80 | || sym CHARV CHARV / 0.092/-157.93 <<| || sym GD1CHIL GD1CHIL / 0.007/-125.21 | || sym GDMOLL GDMOLL / 0.026/-138.62 | || sym ILO/DK-4 CATKATO / 0.003/-157.17 | || sym ILOTV2 TV2 / 0.025/-157.27 | || sym ILOTV3 TV3A-B / 0.083/-159.92 <<| || sym SGAB13 SGAB13 / 0.089/ 41.08 |>> || sym TVCARB TVCARB / 0.180/-154.38 <<<<| |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

b) MODO DE OSCILACIÓN DE 0.80 HZ

Amortiguamiento promedio de 0.062. Caracteriza auna oscilación no coherente amortiguada de lasunidades la CH San Gabán II, que tiene la mayorunidades la CH San Gabán II, que tiene la mayorparticipación en todo el sistema, y el resto decentrales del SEIN.

_-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| System Stage: Study Case | Study Case: Study Case | Annex: / 29 |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| Element Busbar/Station Magnitude/Angle Participation |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|System Mode 177 Tp= 1.253 s Dp= 0.313 A1/A2= 1.480 || sym AGUAY1 AGUAY1 / 0.044/-145.75 <| || sym AGUAY2 AGUAY2 / 0.044/-145.75 <| || sym CAHUA10 CAHUA10 / 0.020/-107.13 | || sym CALL65 CALL65 / 0.026/ 176.01 | || sym CALLAH8 CALLAH8 / 0.024/ 177.17 | || sym CARHU10 CARHU10 / 0.232/ -12.03 |>>>>> || sym G2 G2 / 0.029/ -20.05 |> || sym G3 G3 / 0.029/ -20.05 |> || sym G4 G4 / 0.029/ -19.98 |> || sym G5 G5 / 0.029/ -19.98 |> || sym G6 G6 / 0.029/ -19.98 |> || sym GCIEGO10 GCIEGO10 / 0.165/ -18.99 |>>>> || sym HUAMP10 HUAMP10 / 0.014/ 179.05 | || sym HUIN12 HUIN12 / 0.173/ 176.53 <<<<| || sym IND10 IND10 / 0.024/ 161.30 | || sym MALPA6.9 MALPA6.9 / 0.077/-178.42 <<| || sym MAN13A MAN13A / 0.538/ 177.12 <<<<<<<<<<<<| || sym MAN13B MAN13B / 0.514/ 175.11 <<<<<<<<<<<<| || sym MAT12A MAT12A / 0.056/ 176.60 <| || sym MAT12B MAT12B / 0.056/ 176.47 <| || sym MOYOP10 MOYOP10 / 0.068/ 175.96 <| || sym MOYOP10 MOYOP10 / 0.068/ 175.96 <| || sym OROYA2.3 OROYA2.3 / 0.012/ 178.46 | || sym PACA63 PACA63 / 0.025/ -14.09 |> || sym PACHA2.3 PACHA2.3 / 0.015/ 177.82 | || sym PARIA13 PARIA13 / 0.018/ -21.27 | || sym RESTI13 RESTI13 / 0.249/ 176.41 <<<<<<| || sym SEM_10 SEM_10 / 0.032/ 162.36 <| || sym TAL13.8 TAL13.8 / 0.260/ -11.60 |>>>>>> || sym TUMB13.8 TUMB13.8 / 0.103/ -10.39 |>> || sym YANA13 YANA13 / 0.045/ 174.87 <| || sym YAUPI1 YAUPI1 / 0.095/-174.59 <<| || sym YAUPI2 YAUPI2 / 0.063/-174.59 <| || sym ARIC1 ARIC1 / 0.021/ 71.64 | || sym ARIC2 ARIC2 / 0.010/ 71.67 | || sym CALAN10 CALAN10 / 0.024/ 60.23 |> || sym CHA.VI-5 CHA.VI-5 / 0.011/ 35.37 | || sym CHAI-II CHAI-II / 0.003/ 35.70 | || sym CHAIII CHAIII / 0.005/ 37.36 | || sym CHARIV CHARIV / 0.018/ 40.54 | || sym CHARV CHARV / 0.128/ 18.82 |>>> || sym GD1CHIL GD1CHIL / 0.005/ 67.66 | || sym GDMOLL GDMOLL / 0.026/ 41.57 |> || sym ILOTV2 TV2 / 0.006/ 79.60 | || sym ILOTV3 TV3A-B / 0.019/ 72.82 | || sym SGAB13 SGAB13 / 1.000/ 0.00 |>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> || sym TVCARB TVCARB / 0.069/ 59.04 |>> |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

d) MODO DE OSCILACIÓN DE 1.345 HZ

Amortiguamiento promedio de 0.061. Asociado a unaoscilación en el SICN entre el bloque formado por lascentrales Yaupi, Cahua y Talara contra los grupos deCT Aguaytía.

5.5. OSCILACIONES NO AMORTIGUADAS EN EL OSCILACIONES NO AMORTIGUADAS EN EL SISTEMA PERUANOSISTEMA PERUANO

5.15.1 INESTABILIDAD OSCILATORIA EN EL INESTABILIDAD OSCILATORIA EN EL SISTEMA CENTRO DEL PERU EN 1978SISTEMA CENTRO DEL PERU EN 1978

En 1977, la CH Mantaro tenía 3 unidades de 120 MVAcon excitatrices rotativas, las turbinas Pelton estabanequipadas con gobernadores electrohidráulicos. Se ibaa instalar 4 nuevas unidades equipadas con excitatricesestáticas.

Los resultados del estudio mostraban que en algunastopologías se presentarían inestabilidades de estadoestacionario.

En febrero de 1978 al terminarse con las obras serealizó un vasto programa de pruebas, cada una se hizodos veces, sin PSS y con PSS.

Sistema Centro 1977

Polos críticos: a) Barras separadas. b) Barras conectadas

(26.02.1978 a las 18:00 horas) Desconexión de G2 sin PSS y con PSS.

(26.02.1978 a las 14:00 horas) Inestabilidad al desconecta r el PSS.

5.25.2 OSCILACIONES EN EL SIS EN 1997OSCILACIONES EN EL SIS EN 1997

A fines del año 1996 sehabía terminado la obra dela LT de 138 kV Tintaya-Santuario, conformando elSistema Interconectado SurSistema Interconectado Sur(SIS).

A comienzos del 1997 seiniciaba la operación delSIS.

5.35.3 OSCILACIONES EN EL SIS EN EL 2000OSCILACIONES EN EL SIS EN EL 2000

COES-SICN encargó a CESI la tarea de verificar ydocumentar eventuales problemas de estabilidadelectromecánica en el SEIN, a conformarse con laoperación de la línea de Mantaro-Socabaya.

Las pruebas en el SIS se realizaron los dias 21 y22/09/2000.

5.3.15.3.1 PRUEBAS EN EL SISPRUEBAS EN EL SIS

� En la Subestacion SOCABAYA / Mediciones en la Linea Socabaya-Toquepala.

� Evento : CH San Gabán II, cambio de generación de 50 a 105 MW

RESULTADO� Problema de estabilidad electromecánica, que originó

la salida de la CH San Gabán II, cuando la potenciaactiva generada por la central superaba:(a) Los 85-90 MW con un solo circuito en la línea de138 kV San Gabán-Azangaro, y(b) Los 100 MW, con ambos circuitos.Significó que no era posible la operación de la centralSignificó que no era posible la operación de la centralen forma segura hasta su potencia nominal (110 MW).

� Insuficiente amortiguamiento de las oscilacioneselectromecánicas de la CH San Gabán a potenciascercanas y superiores a 100 MW, por inadecuadoajuste de los parámetros de control de los reguladoresde tensión de los grupos.

5.3.25.3.2 INTERVENCION EN CH SAN GABAN IIINTERVENCION EN CH SAN GABAN II

RESULTADO� Inestabilidad de tipo electromecánica en el SIS debido

a la CH San Gabán II, por un inadecuado valor deganancia del estabilizador, agravado por lacaracterística del sistema de transmisión. Lasoscilaciones de potencia activa divergentes no iban aoscilaciones de potencia activa divergentes no iban apermitir que la central pudiera alcanzar su potencianominal.

� Se determinó de manera experimental un nuevo ajustede la ganancia del canal de potencia activa delestabilizador (GSP1 = 0.5 p.u. en lugar de 0.23 p.u.).Esta ganancia ha permitido asegurar unamortiguamiento adecuado de las oscilacioneselectromecánicas.

� Con el nuevo ajuste se asegura un amortiguamientoadecuado de las oscilaciones electromecánicas aúnoperando con una sola línea de 138 kV, asimismopermite el funcionamiento seguro de los dos grupos,con dos líneas, hasta con la potencia máximaproducible por la central PSGabán = 114 MW.

� Este nuevo ajuste, realizado de forma experimental,puede considerarse eficaz, para el esquema degeneración y topología del sistema durante las pruebas(sin Machupicchu e Ilo 2) y para las condiciones detrabajo que ha sido posible reproducir en el sistema yno en todos los puntos de operación teóricamenteesperados.

5.45.4 INTERVENCION EN CH MACHUPICCHU EN INTERVENCION EN CH MACHUPICCHU EN EL 2001 EL 2001

� Entre el 25 de septiembre y el 6 de octubre de 2001,CESI por encargo de EGEMSA, realizó una serie depruebas sobre los sistemas de control de tensión y develocidad de los generadores de la C.H. Machu Picchu,para verificar los desempeños de los sistemas decontrol y también la estabilidad de la central, conreferencia a las oscilaciones electromecánicas (localesreferencia a las oscilaciones electromecánicas (localese interárea) y al funcionamiento en red aislada.

� El alcance final de esta actividad fue verificar en formaexperimental, si los ajustes de los parámetros decontrol de los reguladores de los grupos generadoresde la central eran adecuados al funcionamiento normaly también en red aislada.

RESULTADO

� La reactancia externa resulta del orden de 0.41 p.u.,con la configuración normal para la evacuación de laproducción de la central.

� El problema de la “inestabilidad electromecánica local”de los generadores (frecuencia alrededor de 1.06 Hz),

� El problema de la “inestabilidad electromecánica local”de los generadores (frecuencia alrededor de 1.06 Hz),esta bien controlada por las señales estabilizantes. Elajuste de la ganancia del canal de potencia GSP1 = 0.14 p.u. del PSS resulta adecuado

� Sin embargo, esta ganancia GSP1 del PSS seincrementó a 0.3 p.u., para contribuir de alguna forma aun mejor amortiguamiento de las oscilaciones “inter-área”

� Las oscilaciones inter-área fueron reveladas una solavez, en una configuración especial de la red enmadrugada, con la línea Machupicchu-Cachimayofuera de servicio, San Gabán y Charcani V a la máximapotencia y con los grupos de la C.H. Machu-Picchu ensub-excitación. La frecuencia de estas oscilaciones fuealrededor de 0.7 Hz y con un amortiguamiento menorrespecto a las de tipo “local”.respecto a las de tipo “local”.

� Esta oscilación que involucra al resto del sistema,puede encontrar una solución definitiva solo despuésde un estudio de estabilidad permanente del sistemaeléctrico, para la ubicación y el ajuste optimo de losPSS de las centrales del sistema.

5.5 INTERVENCION EN CH SAN GABAN II , CH 5.5 INTERVENCION EN CH SAN GABAN II , CH CHARCANI V Y CT ILO 2 EN EL 2002CHARCANI V Y CT ILO 2 EN EL 2002

� Entre el 4 y el 14 de junio de 2002, CESI por encargodel COES, realizó una serie de pruebas sobre lossistemas de control de tensión y de velocidad de losgeneradores de la C.H. San Gabán II, C.H. Charcani Vgeneradores de la C.H. San Gabán II, C.H. Charcani Vy C.T. Ilo 2, para verificar los desempeños de lossistemas de control y también la estabilidad de lascentrales, particularmente referidas a las oscilacioneselectromecánicas (locales e inter-área).

C.H. San Gabán IIC.H. San Gabán II

Pruebas de estabilidad permanente Gr1�

� Apertura L 1008 con L1009 y L1013 en sevicio normal y L1010 abierta

� Flujo en la L 1008 = 25 MW� Exportacion neta del sistema Sur Este = 78 MW� Exportacion neta del sistema Sur Este = 78 MW

� GR1 : P = 52 MW � GR2 : P = 52 MW

ResultadosResultados

� El modo de oscilación “local”, caracterizado por unafrecuencia alrededor de 1.25 Hz, esta bien controladopor el PSS. Los resultados han permitido confirmar elvalor de la ganancia del canal de potencia del PSS,que fue ajustado en GSP1=0.5 p.u. durante las pruebasrealizadas en el año 2000.

� Para configuraciones de la red particularmente criticas(líneas Azángaro-Juliaca o Tintaya-Callalli fuera deservicio) y para una producción en la central superior al70 % de la nominal, se presenta una oscilaciónelectromecánica “interárea” caracterizada por unafrecuencia de 0.65 Hz.

C.T. C.T. IloIlo 22

� El modo electromecánico local del grupo generador(1.2 a 1.4 Hz), está bien controlado en todas lascondiciones de red examinadas. Si la incorporación deldispositivo estabilizador estuviera limitado solo a esteaspecto, no resultaría necesario añadirlo.aspecto, no resultaría necesario añadirlo.

� Existe un modo electromecánico interárea de la central(de 0.6 a 0.8 Hz) que no se presenta normalmente;pero aparece en forma evidente para condicionesparticulares de operación de la red (salida de serviciode Azángaro-Juliaca y Tintaya-Callalli).

CC..HH.. CharcaniCharcani VV

� La estabilidad local de tipo electromecánico (de 1.2 a1.4 Hz), está bien controlada.

� El problema de la estabilidad electromecánica interárea(de 0.6 a 0.8 Hz) no resulta evidente en la C.H.(de 0.6 a 0.8 Hz) no resulta evidente en la C.H.Charcani V, para las condiciones normales de la red.

5.5.66 INESTABILIDAD DEL 25/07/2002INESTABILIDAD DEL 25/07/2002

� Al priorizarse el despacho de generación a mínimocosto se excedió levemente los límites de estabilidadpermanente de la Chimbote-Paramonga, activando unmodo de oscilación interárea del SEIN, conmodo de oscilación interárea del SEIN, conamortiguamiento negativo, que provocó una secuela dedesconexiones.

208

210

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Ten

sión

(kV

)

TENSIÓN EN LA BARRA 220 kV DE SAN JUANTENSIÓN EN LA BARRA 220 kV DE SAN JUAN

Amortiguamiento negativo

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Hora (seg)

Ten

sión

(kV

)

18:10:30.000 horasINICIO DE OSCILACIONES, VISTAS EN LA ENSIÓN DE

LIMA

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60

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60.5

Inicio de oscilaciones en el Área Norte

59.8

59.9

60

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60.3

60.4

60.5

DESCONEXIÓN DE CARGAS POR LA OSCILACIÓN

Inicio de la oscilación interárea

con bajo amortiguamiento

FRECUENCIA EN LA SE SAN JUANFRECUENCIA EN LA SE SAN JUAN

59

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3:00

18:10:55 horasINICIO DE OSCILACIÓN DE

POTENCIA NO AMORTIGUADA

59

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3:00

5.5.77 DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE TRANSMISION POR ESTABILIDAD TRANSMISION POR ESTABILIDAD PERMANENTE DE LA LINEA LPERMANENTE DE LA LINEA L--215215

El día de sábado 30-11-2002 entre las 11.00 y 13.00horas, CESI por encargo de COES, realizó una pruebaen la S.E. de Chimbote, para verificar la capacidad detransporte por estabilidad permanente de la línea detransporte por estabilidad permanente de la línea detransmisión L-215 (Chimbote–Paramonga).

El alcance final de esta actividad había sido laverificación de manera experimental del valor máximode potencia transportada en la L-215, para el cual nose detectan oscilaciones criticas de potencia activa,reactiva y tensión en la condición de ejercicioencontrada.

� Las pruebas en la S.E. de Chimbote “han puesto en evidencia lapresencia de una oscilación electromecánica interárea, bajo lascondiciones experimentadas, que no crea problemas hasta unvalor máximo de potencia transportada de 170-180 MW”.

� Para “valores superiores, tal oscilación resulta también evidente ypersistente en la tensión y en la potencia reactiva. Se recomiendano superar tal valor máximo”.no superar tal valor máximo”.

� Además, este limite de potencia de transporte de la L-215 debetener en cuenta también el valor de potencia absorbida por lacarga de Sider Perú. En el caso de rechazo de esta carga, seaumenta en igual cantidad la potencia transportada por la líneacon el peligro de superar el límite de estabilidad.

� Un mecanismo que puede activar la producción deoscilaciones no amortiguadas es la inadecuadasintonización de los parámetros de los PSS de losreguladores de tensión de los generadores síncronosdel sistema.

� Cada vez que se incorpora un nuevo componente

6.6. CONCLUSIONES CONCLUSIONES

� Cada vez que se incorpora un nuevo componentedinámico es necesario analizar la estabilidadpermanente del sistema de potencia para mostrar quelos ajustes de los controladores son adecuados y novan a perjudicar la dinámica del sistema. Así seráposible identificar la posibilidad de aparición deoscilaciones no amortiguadas como consecuencia desu incorporación y tomar las medidas necesariasdurante el proyecto de la central.

� Las oscilaciones interárea a menudo involucran a másde una central y requiere la cooperación de todos parabuscar la más económica y efectiva solución de losproblemas provocados por modos no amortiguados.

� Los ajustes realizados en forma experimental, puedenconsiderarse eficaces, si durante las pruebas se puedereproducir condiciones de operación factibles deprovocar la aparición de oscilaciones con bajoprovocar la aparición de oscilaciones con bajoamortiguamiento, sin poner en peligro la integridad delsistema. Sin embargo un estudio de estabilidadpermanente del sistema es el único medio para definirla adición de nuevos PSS y/o cambio en los ajustesactuales o activación de canales que no estánoperativos.

7.7. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASREFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

� P. Demello, Ch. Concordia, “Concepts of Synchronous MachineStability as Affected by Excitation Control”, IEEE Trans. PowerApparatus and Systems, April, 1969.

� M. K. El-Sherbiny, D. M. Mehta, "Dynamic System Stability, Part I-Investigation of the Efect of Different Loading and ExcitationSystems", IEEE Trans. PAS, Sept/Oct. 1973.Systems", IEEE Trans. PAS, Sept/Oct. 1973.

� W. K. Marshall, W. J. Smolinski, "Dynamic Stability Determinationby Synchronizing and Damping Torque Analysis", IEEE PESJan/Feb, 1973.

� E. Busby, J.D. Hurley, "Dynamic Stability Improvement atMonticello Station-Analytical Study and Field Tets", IEEE Trans.PAS, May/Jun 1979.

� R. Byerly, F.W. Keay, "Damping of Power Oscillations in Salient Pole Machines with Static Exciters", IEEE Trans. PAS, Jul/Ago 1970.

� J. Dineley, P. Fenwick, “ The Effects of Prime Mover and ExcitationControl on the Stability of Large Steam Turbine Generators”, IEEEPES Winter Meeting, February, 1974.

� P. Pourbeik, M. j. Gibbard, " Damping and Synchronizing Torqueinduced on Generators by FACTS Stabilizers in Multimachineinduced on Generators by FACTS Stabilizers in MultimachinePower Systems", IEEE Trans. PAS, Nov.1996.

� A.A. Shaltout, M.A.Abdel-Halim, " Damping and SynchronizingTorque of salient-pole generators with accurace representation ofsaturation", IEEE Trans. Energy Conversion, March 1995.

� Sebastiao de Oliveira, "Synchronizing and Damping TorqueCoefficients and Power System Steady-State Stability as Affectedby Static Var Compensators", IEEE Trans. PS, February 1994.

� Yuan-Yih Hsu, Pei-Huwa Huang, "Oscilatory StabilityConsiderations in Transmission Expansion Planning", IEEE Trans.PS, August 1989.

� E. Kimbark, “How to Improve System Stability without RiskingSubsynchronous Resonance”, IEEE PES Winter Meeting,February, 1977.

� P. Kundur, “Power System Stability and Control, Mc Graw-Hill, NewYork, 1994.York, 1994.

� "Estudio de la Operatividad del SICN con las Centrales deYanango y Chimay-EDEGEL”, ABB España, Noviembre, 2000.

� "Estudio de la Operatividad del SICN con la ampliación de CHCañón del Pato a 240 MW, Impacto en Estado Estacionario yDinámico-EGENOR S.A.A.”, Cesel S.A., Marzo, 2000.

� E. Larsen and D. Swann, ”Applying Power System Stabilizers, PartI: General Concepts, Part II: Performance Objectives and TunningConcepts, Part III: Practical Considerations”, IEEE Trans. on PAS,Dec. 1981.

� P. Kundur, M. Klein, G. Rogers and M. Zywno, ”Application ofPower System Stabilizer for Enhancement of Overall SystemStability", IEEE Trans. PWRS-4S, May 1989.

� N. Martins and L.T.G. Lima, “Eigenvalues and Frequency Domain� N. Martins and L.T.G. Lima, “Eigenvalues and Frequency DomainAnalysis of Small Signal Electromechanical Stability”,Eigenanalysis and Frequency Domain Methods for SystemDynamic Performance, IEEE Publication 90TH0292-3-PWR.

� R. Byerly, R.J. Bennon and D.E. Sherman, “Eigenvalue Analysis ofSynchronizing Power Flow Oscillations in Large Electric PowerSystems, IEEE Trans. PAS, January 1982