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Nombre de Documento - Fecha 1

Informe DO

Versión Final

Representación del Comportamiento Dinámico de las Instalaciones del SIC

(Artículo 10-14 NTSyCS)

Diciembre 2016

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Estudio de Representación del Comportamiento Dinámico de las Instalaciones del SIC

CDEC SIC

Centro de Despacho Económico de Carga del Sistema Interconectado Central

Teatinos N°280 – Piso 11

Teléfono: (56 2) 2424 6300

Fax: (56 2) 2424 6301

Santiago – Chile

Código Postal: 8340434

www.cdecsic.cl

Representación del Comportamiento Dinámico de las Instalaciones del SIC

Informe presentado por la DO del CDEC SIC:

Rev Fecha Comentario Realizó Revisó / Aprobó 1 22-07-2015 Informe DO Benjamín Mac-Clure José M Castellanos

2 28-12-2015 Informe DO Benjamín Mac-Clure José M Castellanos

3 29-11-2016 Actualización Informe DO - Preliminar Benjamín Mac-Clure José M Castellanos

4 14-12-2016 Actualización Informe DO - Final Benjamín Mac-Clure José M Castellanos

http://www.cdecsic.cl/

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INDICE

1. RESUMEN .............................................................................................................................. 4

1.1 Tipos de Modelos de la Base de Datos del SIC en PF ................................................................. 4

1.2 Estado de Homologación de las Instalaciones del SIC. ............................................................... 5

1.3 Comportamiento dinámico del SIC ............................................................................................ 6

2. INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS ............................................................................................ 11

3. ANTECEDENTES NORMATIVOS ........................................................................................... 12

3.1 Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio (NTSyCS) ................................................... 12

4. ESTADO ACTUAL MODELACIÓN DINÁMICA DEL SIC .......................................................... 13

4.1 Modelos de las instalaciones .................................................................................................. 13

4.1.1 Modelos Homologados .......................................................................................................... 13

4.1.2 Modelos de fabricantes ......................................................................................................... 13

4.1.3 Modelos supuestos ................................................................................................................ 13

4.2 Estado de Homologación de las instalaciones del SIC............................................................... 14

4.3 Instalaciones con Modelos Homologados ................................................................................ 16

4.3.1 Modelos de representación dinámica ................................................................................... 23

4.4 Estudio de Representación Dinámica de las Instalaciones ........................................................ 66

5. COMPORTAMIENTO DINÁMICO DEL SIC ............................................................................ 67

5.1 Rechazo de Carga de unidad 1 central Ralco ........................................................................... 67

5.2 Apertura del circuito 1 de la línea Diego de Almagro Paposo 220 kV, ........................................ 70

5.3 Pruebas del estudio de modelación de la carga del SIC ............................................................ 73

5.3.1 Conexión de condensadores en S/E Diego de Almagro ........................................................ 74

5.3.2 Conexión de condensadores en S/E Itahue ........................................................................... 79

6. CONCLUSIONES ................................................................................................................... 84

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1. Resumen

El Art. 10-14 de La Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio (NT) establece que la Dirección de Operación (DO) deberá realizar un Estudio que verifique mediante ensayos en terreno la representación dinámica de las componentes indicadas en el Art. 6-22 de la NT. Además establece que la DO deberá elaborar un Informe en el cual demuestre que la representación dinámica en la herramienta de simulación de las componentes indicadas en el Artículo 6-22 de la NT es la adecuada para los fines señalados en dicho artículo, y en caso de que existan modelos no representativos, deberán realizarse los ensayos y/o verificación en terreno que permita obtener un modelo adecuado.

Al respecto, esta DO realizó una recopilación de información y evaluación en cuanto al estado de homologación de los modelos de las instalaciones del SIC, que son utilizados en la base de datos del programa de simulación Power Factory de DIgSILENT (PF).

A su vez, con el fin de llevar a cabo la verificación y desarrollo de modelos de representación dinámica de las instalaciones, mediante la realización de ensayos en terreno, el CDEC SIC y el CDEC SING licitaron el Estudio de representación dinámica de las instalaciones de acuerdo a lo establecido en los artículos 10-14 y 6-22 de la NT, en adelante Estudio de Representación Dinámica.

El desarrollo del Estudio de Representación Dinámica contempló dos fases de ensayos que se realizaron en los períodos de julio - diciembre del 2015 y enero - octubre del 2016considerando aquellas instalaciones del SIC cuyas componentes no contaban con modelos homologados, según la evaluación del estado de homologación realizada inicialmente.

El presente Informe DO está actualizado conforme a los últimos informes de homologación derivados de la última fase del Estudio de Representación Dinámica y los informes proporcionados por los coordinados con motivo de la incorporación de nuevas instalaciones. Dentro de este informe se presenta un resumen del estado de homologación de los modelos de las instalaciones del SIC, incluyendo, a modo de ejemplo, parte del detalle de los informes de homologación de algunas instalaciones del sistema.

1.1 Tipos de Modelos de la Base de Datos del SIC en PF

Los modelos de la base de datos (en PF) del SIC se pueden clasificar en tres tipos: modelos homologados, modelos entregados por fabricantes y modelos supuestos.

Los modelos homologados son aquellos cuya respuesta dinámica se comporta de forma similar que el componente real, según los registros obtenidos de los ensayos de campo, y se dispone del informe de homologación correspondiente que valida aquel modelo.

Por otra parte, los modelos de fabricantes son modelos que presentan características y parámetros de diseño genérico para esos componentes de la instalación, por lo que pueden no considerar algunos aspectos particulares del componente real y sus parámetros de control se ajustan de forma genérica, usualmente sin realizar un ajuste según la ubicación específica del proyecto.

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Los modelos supuestos son aquellos basados en información disponible de modelos de otras instalaciones con características similares, ya sean homologados o de fabricantes. Los parámetros de estos modelos son ajustados para un desempeño dinámico aceptable según la normativa técnica vigente.

1.2 Estado de Homologación de las Instalaciones del SIC.

En las tablas siguientes se resume el actual estado de homologación de las instalaciones en el SIC. En la Tabla 1, Tabla 2 y la Tabla 3 se muestran el estado de homologación de los generadores síncronos, parques eólicos y fotovoltaicos, y equipos de compensación de reactivos, respectivamente. Los informes de homologación de las correspondientes instalaciones están disponibles en el sitio web del CDEC SIC1.

Tabla 1 Estado de homologación de los modelos de generadores síncronos (según potencia instalada)

Potencia Instalada [MW] 15.777

Potencia Instalada con modelo dinámico en PF [MW] 1

12.898 (82%)

Potencia Instalada con parámetros del generador homolog. [MW] 1

12.362 (78%)

Potencia Instalada con Regulador de Tensión Homolog. [MW] 1

12.202 (77%)

Potencia Instalada con Estabilizador de Potencia (PSS) Homolog. [MW] 2

7.409 (82%)

Potencia Instalada con Regulador de Velocidad Homolog. [MW] 1,3

10.070 (64%)

1. Porcentaje con respecto a la potencia instalada (primera fila de la tabla)

2. Porcentaje con respecto a la potencia instalada de las unidades que tienen más de 50 MW o que la DO les requirió incorporar PSS.

3. Los fabricantes de turbinas a vapor (carbón, ciclo combinado y co-generación) generalmente no incluyen un lazo de control potencia / frecuencia, por lo que no es necesario homologar el regulador.

Tabla 2 Estado de homologación parques eólicos y fotovoltaicos (según número de parques)

Parque / Tecnología Estado Cantidad de instalaciones

Eólico

Modelo Homologado 10

Modelo Dinámico en base datos SIC PF 13

Total Instalaciones 30

Fotovoltaico




1 Los informes de homologación se encuentran disponibles en el sitio web del CDEC SIC (www.cdecsic.cl), en la

sección “Informes y Documentos”, acceso directo “Informes”, ficha “Representación Dinámica del SIC (Art. 10-14 de la NTSyCS”, tabla de documentos “2016”.

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Tabla 3 Estado de homologación equipos de compensación reactiva (por instalación)

Compensación de Reactivos

Compensador Estado

CER Cardones Homologado

CER Maitencillo Homologado

CER N°1 Pan de Azúcar Homologado


CER Polpaico Homologado

CER Puerto Montt Homologado

SVC plus Diego de Almagro Homologado

STATCOM Cerro Navia Homologado

En la Tabla 1 se puede observar que en las máquinas síncronas tanto los parámetros del generador como del modelo del regulador de tensión se encuentran homologados en más del 75% del total de la potencia instalada. El estado de homologación de estabilizadores de potencia (PSS) es mayor al 80%, con respecto a la potencia instalada de unidades mayores a 50 MW y además a las unidades que la DO les requirió la habilitación de PSS. El regulador de velocidad presenta un estado de homologación menor, ya que generalmente las turbinas a vapor no disponen del el lazo de control potencia/frecuencia.

Generalmente los modelos dinámicos disponibles de los parques eólicos y fotovoltaicos que no están homologados presentan un grado de detalle que es utilizado para el diseño de estas instalaciones, los que son poco adecuados para la representación dinámica de estudios sistémicos. En estas circunstancias, para llevar a cabo simulaciones del comportamiento dinámico del sistema en su conjunto es necesario desarrollar modelos homologados simplificados que permitan representar su dinámica de forma adecuada. En este sentido, el Estudio de Representación Dinámica realizó la homologación de 9 parques eólicos y fotovoltaicos, mejorando sustancialmente la modelación de estas tecnologías. De la totalidad de parques eólicos y fotovoltaicos, actualmente 23 de un total de 50 se encuentran homologados2, y con respecto a la capacidad instalada, 1364 MW se encuentran homologados de un total de aproximadamente 1780 MW.

Finalmente, durante el 2016 se homologaron el SVC plus Diego de Almagro, CER Cardones, CER Polpaico y el STATCOM Cerro Navia, lo que permite disponer de modelos homologados de todos los equipos de compensación estática de reactivos del SIC.

1.3 Comportamiento dinámico del SIC

En esta parte se presenta una comparación del comportamiento real del SIC obtenido mediante registros de campo realizados con anterioridad al año 2016, frente a la respuesta simulada mediante el software PF

2 Durante la actualización de este informe no contempla instalaciones cuyos informes de homologación se

encuentran actualmente en revisión.

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de DIgSILENT. Para ello se compara la evolución dinámica de diversas variables eléctricas luego de someter al sistema a las siguientes perturbaciones:

- Rechazo de Carga de Ralco U1. - Apertura de un circuito de la línea Diego de Almagro Paposo 220 kV. - Conexión de condensadores en S/E Diego de Almagro y S/E Itahue.

Las siguientes figuras muestran la evolución de la frecuencia, tensión, potencia activa y potencia reactiva cuando el sistema se ve afectado por las perturbaciones recién mencionadas:

Figura 1 Comparación registros con simulación en La Candelaria – Rechazo de Carga de Ralco U1

-0,3

-0,25

-0,2

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0 5 10 15 20

De

svia

ció

n F

recu

en

cia

[Hz]

Tiempo [s]

Candelaria Registos

Candelaria Simulación

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Figura 2 Registros oscilográficos y simulación del generador Taltal U1 Apertura del circuito Diego de Almagro – Paposo 220 kV

De los gráficos presentados en la figuras 1 y 2 se puede observar que las respuestas simuladas (rojo), tienen un comportamiento similar a los registros de campo (azul).

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

1.05

1.04

1.03

1.02

1.01

1.00

Generador Taltal 1: Voltage, Magnitude in p.u.

taltal1: Measurement value 1 in p.u.

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

120.00

115.00

110.00

105.00

100.00

95.00

Generador Taltal 1: Total Active Pow er in MW

taltal1: Measurement value 4

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

8.00

6.00

4.00

2.00

0.00

-2.00

-4.00

Generador Taltal 1: Total Reactive Pow er in Mvar


Consolidación de la Base de Datos del SIC taltal1

Estudio para Ajuste de Estabilizadores Ensayos del 18-11-08

Date: 2/20/2009

Annex: /12

DIg

SIL

EN

T

9


Figura 3 Demanda Transformadores AT3 y ATR4 Diego de Almagro 220 kV

En los gráficos de la figura 3, se muestra que la respuesta simulada (rojo) se comporta de manera similar a los registros de campo (verde).

Al respecto, a partir del análisis comparativo entre la respuesta simulada y los registros obtenidos en campo es posible concluir que el comportamiento dinámico de las variables eléctricas de ambos sigue la misma tendencia. Por otra parte, en general, las respuestas simuladas que muestran desviaciones respecto de los registros reales representan una condición más desfavorable del comportamiento eléctrico del fenómeno estudiado, por lo que determinan un análisis más conservador.

Conforme con lo anterior la base de datos en PF del SIC resulta adecuada para la representación de la respuesta dinámica simulada del sistema en su conjunto.

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Sin perjuicio de lo anterior, el desarrollo de las fases del Estudio de representación dinámica ha permitido mejorar la modelación de las instalaciones en la base de datos PF del CDEC SIC, a través de la verificación de modelos existentes; y por otra parte debido a la incorporación de modelos homologados de nuevas instalaciones, lo que debiese redundar en que los estudios de simulaciones dinámicas puedan arrojar resultados más acertados respecto del comportamiento real del sistema.

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2. Introducción y Objetivos

El presente informe se refiere a lo establecido en el Artículo 10-14, en el cual se indica que la DO debe realizar un Estudio que verifique que la representación dinámica de las instalaciones en la herramienta de simulación sea la adecuada.

Al respecto, este informe tiene como objetivo mostrar que la representación del comportamiento dinámico de los componentes de las instalaciones es la adecuada para la modelación de las instalaciones del SIC. Desde esa perspectiva, se establece que para que un modelo de una instalación sea adecuado, éste deberá responder de forma similar a la instalación real y además tendrá que ser desarrollado con el objetivo de realizar simulaciones desde un punto de vista sistémico. Este último punto hace referencia al hecho que modelos muy detallados, pese a su precisión, requieren tiempos de simulación elevados, por lo tanto resultan de poco prácticos para un análisis sistémico. Es por ello que en los modelos utilizados debe haber un compromiso entre el nivel de detalle de la modelación, la estabilidad numérica, el rango de validez del modelo y el tiempo requerido para realizar las simulaciones.

En este informe se mostrará el estado de homologación actual de los modelos dinámicos del SIC, es decir, cuáles instalaciones poseen modelos que han sido desarrollados a partir de los registros obtenidos de ensayos en terreno. Las instalaciones serán agrupadas en unidades de generación síncrona, parques eólicos y fotovoltaicos, y equipos de compensación de forma de entregar la información disponible por tipo de tecnología presentes en el SIC. A su vez para dichas agrupaciones se presentará un detalle de la homologación de sus componentes.

Por otra parte, se expondrán los objetivos y las etapas del “Estudio de Representación Dinámica de las Instalaciones de acuerdo a lo establecido en los artículos 10-14 y 6-22 de la NTSyCS” que se realizó durante el 2015 y 2016 para mejorar la modelación de la representación del comportamiento dinámico de las instalaciones del SIC. Dicho Estudio se llevó a cabo por la DO, y comprendió la realización de ensayos en instalaciones que son relevantes para la operación del sistema, y el desarrollo e implementación de los correspondientes modelos homologados en la Base de Datos del SIC en la herramienta de simulación PF de DIgSILENT.

Finalmente, en este informe se presenta un análisis comparativo del comportamiento real del sistema respecto de la respuesta simulada en PF.

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3. Antecedentes Normativos

3.1 Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicio (NTSyCS)

A continuación se detallan los artículos de la norma técnica relacionados con este estudio.

Artículo 10-14

«Para cumplir lo indicado en el Artículo 6-22, la DO deberá realizar un Estudio que verifique mediante ensayos en terreno la representación dinámica de las componentes indicadas en dicho artículo para las instalaciones del SI.

La DO deberá realizar un Informe en el cual demuestre que la representación dinámica de en la herramienta de simulación de las componentes indicadas en el Artículo 6-22 es la adecuada para los fines señalados en dicho artículo. En caso que existan modelos no representativos, deberán realizarse los ensayos y/o verificación en terreno que permitan obtener modelo adecuado. Este informe deberá ser enviado a la SEC en un plazo no mayor a un año luego de la entrada en vigencia de la presente norma.

Toda componente que ingrese al sistema deberá contar con los ensayos respectivos que respalden su representación dinámica antes de su operación comercial»

Artículo 6-22

«Las herramientas de simulación deberán ser capaces de representar en forma adecuada la respuesta transitoria y dinámica del SI, en un ancho de banda suficiente para representar todos los fenómenos dinámicos que pueden ocurrir. Además deberán disponer de representación detallada de los sistemas de control de unidades generadoras y del ST, así como de las protecciones eléctricas, relés de protección especiales, y fuentes de inyección de armónicas.

Adicionalmente, las herramientas de simulación deberán incluir la representación dinámica de al menos los siguientes componentes:

a) Unidades generadoras, motores y compensadores sincrónicos, y motores asincrónicos. b) Sistemas de excitación y Controladores de Tensión. c) Limitadores de los sistemas de excitación. d) Equipos PSS. e) Máquinas motrices y Controladores de Carga/Velocidad. f) Protecciones de sobrefrecuencia y subfrecuencia de unidades generadoras. g) EDAC, EDAG, ERAG y Sistemas de Protección Multiárea. h) Compensadores de potencia reactiva controlables. i) Dispositivos de control del ST basados en tecnología FACTS, HVDC, Equipos de Compensación de

Energía Activa y Reactiva, entre otras. »

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4. Estado Actual Modelación Dinámica del SIC

El CDEC SIC ha mantenido a través del tiempo la base de datos del sistema actualizada y con una adecuada modelación del sistema. La DO ha hecho esfuerzos por contar con una base de datos representativa y entre los distintos proyectos que se han realizado con el fin de mejorar representación dinámica de sus instalaciones, cabe mencionar el proyecto de homologación del año 2005, el estudio de la modelación de las cargas del año 2011, los estudios de sintonización de PSS efectuados durante el año 2011 y el estudio de representación dinámica de instalaciones del 2015-2016.

Cabe señalar que en la respuesta del comportamiento dinámico del sistema es relevante la modelación de las cargas, por lo que es necesaria una adecuada representación de éstas, acorde con sus características. Es por ello que en el modelo de PF del SIC contempla cargas tipo para representar consumos tanto residenciales como industriales y mixtos.

Los modelos dinámicos de los componentes de las instalaciones, sean estas unidades de generación síncrona, equipos de compensación reactiva, y parques eólicos y fotovoltaicos, resultan fundamentales, ya que son ellos los que determinan la evolución dinámica del sistema. A continuación se detallarán diferentes aspectos de los modelos de las instalaciones.

4.1 Modelos de las instalaciones

Los modelos dinámicos de los distintos componentes de las instalaciones se pueden clasificar de la siguiente forma: modelos homologados, modelos entregados por fabricantes y modelos supuestos.

4.1.1 Modelos Homologados

Los modelos homologados son aquellos cuya respuesta dinámica se comporta de forma similar que los registros obtenidos a partir de ensayos de campo, y además se dispone de un informe de homologación como respaldo de los ensayos y que permite validar aquel modelo. Estos modelos representan de mejor forma la evolución dinámica de las componentes de las instalaciones, debido a que basan la modelación y el ajuste de los parámetros del control en los registros obtenidos a partir de ensayos en terreno, es decir, en la evolución dinámica de la respuesta real de la instalación correspondiente.

4.1.2 Modelos de fabricantes

Los modelos de fabricantes son aquellos que fueron desarrollados durante la etapa de diseño de la instalación, por lo que usualmente son modelos que tienen un alto grado de detalle, y que se encuentran pre-sintonizados de fábrica para condiciones estándar. Lo anterior implica que estos modelos por un lado no están concebidos para ser usados en análisis desde una perspectiva sistémica y que además no poseen los ajustes del control de la instalación real en servicio.

4.1.3 Modelos supuestos

Se utiliza un modelo supuesto para modelar una instalación que posee características similares a modelos de instalaciones presentes en la base de datos del SIC. Estos modelos generalmente son originados de

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normas internacionales y estándares (IEEE, IEC, etc) o provienen de otra fuente de información (otra base de datos). Tanto los modelos supuestos, como los modelos de fabricantes, si bien permiten una buena aproximación de la evolución dinámica de los componentes de las instalaciones, no poseen los ajustes exactos implementados en la instalación a modelar, y además carecen de ensayos en terreno que permitan comparar el comportamiento del modelo frente al real.

4.2 Estado de Homologación de las instalaciones del SIC

A continuación se presenta el estado de homologación de las instalaciones del SIC, donde se indica cuáles son las unidades generadoras, equipos de compensación y parques eólicos y fotovoltaicos que poseen modelos homologados de sus componentes.

En esta actualización se han incluido nuevos informes de homologación, aquellos derivados del programa de ensayos gestionado por la DO y los proporcionados por los Coordinados por incorporación de nuevas instalaciones al SIC.

Las siguientes tablas muestran el estado de homologación de las instalaciones, en primera instancia para unidades sincrónicas, luego parques fotovoltaicos y eólicos y finalmente para compensadores estáticos de potencia reactiva. En la Tabla 4 se resume el estado de homologación de las unidades de generación síncrona, donde se destaca que para tanto los parámetros del generador como el regulador de tensión se encuentran homologados más del 75% del total de la potencia instalada. El estado de homologación de estabilizadores de potencia (PSS) es mayor al 80%, con respecto a la potencia instalada de unidades mayores a 50 MW y además a las unidades que la DO les requirió la incorporación de PSS. El estado de homologación de los reguladores de velocidad es menor, ya que la mayoría de las turbinas de vapor (carbón, ciclo combinado y co-generación) no incluyen un lazo de control potencia / frecuencia y de esta manera se considera que ellas entregan potencia activa constante en las simulaciones, independiente de la frecuencia del sistema.

Tabla 4 Estado de homologación de los modelos de generadores síncronos (según potencia instalada)

Potencia Instalada [MW] 15.777

Potencia Instalada con modelo dinámico en PF [MW] 1

12.898 (82%)

Potencia Instalada con parámetros del generador homolog. [MW] 1

12.362 (78%)

Potencia Instalada con Regulador de Tensión Homolog. [MW] 1

12.202 (77%)

Potencia Instalada con Estabilizador de Potencia (PSS) Homolog. [MW] 2

7.409 (82%)

Potencia Instalada con Regulador de Velocidad Homolog. [MW] 1,3

10.070 (64%)

1. Porcentaje con respecto a la potencia instalada (primera fila de la tabla)

2. Porcentaje con respecto a la potencia instalada de las unidades que tienen más de 50 MW o que la DO les requirió incorporar PSS.

3. Los fabricantes de turbinas a vapor (carbón, ciclo combinado y co-generación) generalmente no incluyen un lazo de control potencia / frecuencia, por lo que no es necesario homologar el regulador.

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En los últimos años se han incorporado una gran cantidad de parques eólicos y fotovoltaicos al SIC, lo que supone una dificultad a la hora de la modelación sistémica de ellos, puesto que los modelos genéricos entregados por los fabricantes de turbinas eólicas poseen un nivel de detalle con propósito de diseño y por lo tanto, en general, son poco adecuados para realizar simulaciones dinámicas en estudios sistémicos.

En la Tabla 5 se resume el estado de homologación de los parques eólicos y fotovoltaicos, donde se indica si se dispone de modelos homologados, y se encuentran implementados en la base de datos de PF de del SIC. En la actualidad, los parques eólicos y fotovoltaicos que poseen modelos homologados suman en capacidad instalada de 1360 MW (79%), de un total de aproximadamente 1776 MW.

El parque eólico Taltal dispone de un modelo homologado, el cual simplifica su red de 33 aerogeneradores a un solo modelo agregado, el que para efectos del sistema se comporta de forma equivalente al modelo detallado. Este equivalente permite realizar estudios sistémicos de manera apropiada, puesto que reduce los tiempos de simulación de forma significativa sin perder exactitud en la evolución dinámica del sistema en su conjunto.

El parque eólico Cuel posee una reducción desde el modelo detallado a un modelo equivalente similar al caso del parque eólico Taltal, sin embargo utiliza como base de comparación el modelo detallado de diseño, sin haber efectuado ensayos de campo para validar su modelación. Sin perjuicio de lo anterior, este modelo es apropiado para simulaciones sistémicas.

Por otra parte, el parque eólico Ucuquer posee una modelación en la herramienta de simulación PF, útil para simulaciones sistémicas, pero carece de ensayos en terreno que verifiquen si el modelo utilizado es representativo. De la misma forma que Ucuquer, el parque fotovoltaico San Andrés proporcionó una modelación en PF sin homologar, y además, ambos presentan una modelación muy detallada usada para fines de diseño de las instalaciones, pero poco adecuada para estudios sistémicos.

Tabla 5 Estado de homologación de parques eólicos y fotovoltaicos (según número de parques)

Parque / Tecnología Estado Cantidad de instalaciones

Eólico




Fotovoltaico




Los equipos de compensación de reactivos consideran las siguientes instalaciones:

CER/STATCOM/SVC+

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La Tabla 6 resume el actual estado de homologación de los equipos de compensación de reactivos, donde todos los modelos se encuentran homologados. Durante el 2016 se homologaron el CER Cardones, SVC plus Diego de Almagro, CER Polpaico y STATCOM Cerro Navia.

Tabla 6 Estado de homologación equipos de compensación reactiva (por instalación)

Compensación de Reactivos

Compensador Estado

SVC plus Diego de Almagro Homologado

CER Cardones Homologado

CER Maitencillo Homologado



CER Polpaico Homologado

STATCOM Cerro Navia Homologado

CER Puerto Montt Homologado

4.3 Instalaciones con Modelos Homologados

Se consideran instalaciones con modelos homologados a aquellas cuyo informe de homologación permite verificar que el modelo representa de forma adecuada el comportamiento dinámico de la instalación, es decir, la respuesta simulada del modelo se comporta de manera similar a la respuesta registrada en los ensayos de campo. Las siguientes tablas indican la homologación realizada a los distintos componentes de las unidades generadoras síncrona, así como a los parques eólicos y fotovoltaicos, y equipos de compensación. En conjunto con este informe se entregan los informes de homologación disponibles de las instalaciones del SIC3.

Tabla 7 Detalle componentes homologados de los modelos dinámicos de generadores síncronos

Datos Instalaciones Componentes Homologados

Central Empresa Potencia Efectiva

[MW]

Parámetros

Generador Regulación

de Tensión PSS Regulación

Velocidad

Santa María Colbún 397,8

Ralco U1-U2 Endesa 381,9 (1)

Bocamina II Endesa 364,8 -

Nueva Ventanas AES Gener 330 (1)

3 Esta información también se encuentra disponible en el sitio web del CDEC SIC.

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[MW]

Parámetros


de Tensión PSS

Regulación

Velocidad

Pehuenche U1-U2 Pehuenche 275,5 - (2)

Campiche AES Gener 260 -

San Isidro II (TG) Endesa 259,25 (1)

Nueva Renca (TG) AES Gener 258,5

Nehuenco I (TG) Colbún 255

Colbun U1 Colbún 250

Colbun U2 Colbún 250

San Isidro I (TG) Endesa 241,05 (1)

Nehuenco II (TG) Colbún 232

Pangue U1 - U2 Endesa 228 (1)

Ventanas II AES Gener 218,535 -

Nueva Renca (TV) AES Gener 213,5 -

Candelaria U1 Colbún 160

Candelaria U2 Colbún 160

Guacolda U5 AES Gener 152

Antuco U1 Endesa 152 - (2)



Angostura U1 Colbún 150,5




Nehuenco I (TV) Colbún 148,75 (3)

Quintero TG1A Endesa 144,8995

Quintero TG1B Endesa 144,8995

Taltal U2 Endesa 140,25

Los Vientos AES Gener 140,25

Nehuenco II (TV) Colbún 139,4 (3)

San Isidro II (TV) Endesa 138,55 (1) (3)

San Isidro I (TV) Endesa 138,05 (1) (3)

Taltal U1 Endesa 132

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[MW]

Parámetros


de Tensión PSS

Regulación

Velocidad

Bocamina Endesa 124,95 - (2) -

Santa Fe Energía CMPC Celulosa 122,5 (3)

Ventanas I AES Gener 115 -

Los Pinos Colbún 111

Nehuenco III (TG) Colbún 100 - (2)

Toro U1-U4 Endesa 99,75

Nueva Aldea U3 Celulosa Arauco y Constitución S.A.

87,5 - (3)

Petropower Petropower 86,6 - - - (2) -

Curillinque Pehuenche 85,5 - (2)

Rucue U1 Colbún 85

Rucue U2 Colbún 85

Alfalfal U1 AES Gener 80,75

Alfalfal U2 AES Gener 80,75

Rapel U1-U5 Endesa 72,2 - (2)

Canutillar U1 Colbún 66,5

Canutillar U2 Colbún 66,5

Chacayes U1 Pacific Hydro 65,6

Chacayes U2 Pacific Hydro 65,6 - -

Valdivia Celulosa Arauco y Constitución S.A.

61 -

Laja-4 CMPC 59,158 (3)

Coronel (TG) SAGESA 56 -

Hornitos Colbún 53,82

Machicura U1 Colbún 53,2

Machicura U2 Colbún 53,2 - (2) CMPC Papeles Cordillera U1

CMPC Celulosa 52,9975

Antilhue Colbún 50,8

Antilhue II Colbún 50,8 Aconcagua U1

(Blanco) Colbún 50,4

Santa Fé U2 CMPC Celulosa 49 - -

Santa Fé U3 CMPC Celulosa 49 - -

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[MW]

Parámetros


de Tensión PSS

Regulación

Velocidad


Viñales Aserraderos Arauco 40,8 -

Planta Pacífico-2 CMPC Celulosa 40 - -

Loma Alta Pehuenche 38 -

Quilleco U2 Colbún 38

Quilleco U1 Colbún 38

Peuchen Dei Duqueco SPA 37,4 - -

Planta Pacífico-1 CMPC Celulosa 37,1 - -

Isla U1 Endesa 34 -

Isla U2 Endesa 34 -

San Ignacio Colbún 33,25 - (2)

Palmucho Endesa 33 - - (2) -

Cipreces U1-U3 Endesa 29,45 - (2) Aconcagua U2

(Juncal) Colbún 27 -

Lautaro U1 COMASA 26 - -

Sauzal U1-U3 Endesa 25,6 -

Horcones Arauco 25

Lautaro U2 COMASA 25 - -

Mampil U1-U2 Dei Duqueco SPA 24,65 - -

Santa Fé U1 CMPC Celulosa 24 - - CMPC Tissue Talagante U1

CMPC Celulosa 21,04

San Andrés U1 Hidroeléctrica San

Andrés 20,7 -

San Andrés U2 Hidroeléctrica San

Andrés 20,7 -

Laja 1A Eólica Monte Redondo 20,25 -

Laja 1B Eólica Monte Redondo 20,25 -

El Paso U1-U3 HydroChile 20,15

Pullinque U1 E.E. Panguipulli 18 -



Capullo E.E. Capullo 17 -

20




[MW]

Parámetros


de Tensión PSS

Regulación

Velocidad

Coya Pacific Hydro 15

El Volcán AES Gener 14,45

Planta Pacífico-3 CMPC Celulosa 14,1 - - Central Andes-Diego

de Almagro U4 Andes Generación 13,52

Pilmaiquen U2 E.E. Panguipulli 13,5 - -

Pilmaiquen U3 E.E. Panguipulli 13,5 - -

Los Hierros U1 Empresa Eléctrica Aguas

del Melado 12,53 - -

Los Hierros U2 Empresa Eléctrica Aguas

del Melado 12,53 - -

Los Quilos U3 Colbún 12,04

Picoiquén U1-U2 HidroAngol S.A. 12 -

Queltehues U1-U3 AES Gener 11,997 - -

Los Quilos-1 Colbún 11,7

Los Quilos-2 Colbún 11,7

Carilafquén U2 Latin Américan Power 10,8 -

Itata U1 Puntilla 10,2

Itata U2 Puntilla 10,2

Licán U1 E.E. Licán 9,09 -

Licán U2 E.E. Licán 9,09 - Central Andes-Diego


Energía Bio Bio Papelera Bio Bio 7,5 - -

Chacabuquito-1 Colbún 7,218 - -



Chacabuquito-4 Colbún 7,218 - - Central Andes-Diego


Central Andes-Diego de Almagro U2

Andes Generación 7,08

Los Hierros II U1 Empresa Eléctrica Aguas

del Melado 6,11 -

Pilmaiquen U1 E.E. Panguipulli 5,6 -



21




[MW]

Parámetros


de Tensión PSS

Regulación

Velocidad

Malalcahuelo U1 Latin Américan Power 5,5 -

Malalcahuelo U2 Latin Américan Power 5,5 -

Pulelfu U1-U2 La Leonera 4,5

Las Nalcas HidroNalcas 3,6

Llaurequeo U1 Hidroeléctrica Lleuquereo

S.A. 1,8 -

CBB Equipos de Generación 1,696 - (1): Dispone de modelos homologados, no obstante este PSS está incluido en el "plan de sintonización de PSS" por lo que deberá ser actualizado en su oportunidad. (2): No dispone de modelos homologados, sin embargo este PSS está incluido en el "plan de sintonización de PSS" que contempla la homologación de su modelo. (3): No dispone del lazo de control Carga/Velocidad. No obstante, cuenta con un modelo homologado que representa la operación en modo de potencia deslizante (ver informe de homologación correspondiente).

Tabla 8 Detalle equipos de compensación de reactivos con modelos dinámicos homologados

Nombre Compensador Empresa propietaria

Banda de regulación de Reactivos Régimen permanente Modelo Dinámico

en PF(BD CDECSIC) Límite mínimo

(capacitivo) Límite máximo

(inductivo)

SVC plus Diego de Almagro

Transelec

-140 100 Sí

CER Cardones -100 60 Sí

CER Maitencillo -24 28 Sí

CER N°1 Pan de Azúcar -24 28 Sí

CER N°2 Pan de Azúcar -24 28 Sí

CER Polpaico -100 65 Sí

STATCOM Cerro Navia -140 65 Sí

CER Puerto Montt -70 40 Sí

22


Tabla 9 Detalle parques eólicos y fotovoltaicos con modelos dinámicos homologados

Central Nombre Empresa

Potencia Instalada Posee modelo

Homologado?

Modelo Dinámico en BD

PF? [MW]

PE Lebu Parque Eólico Lebu 10 SI SI

PE Monte Redondo EMR 48 SI NO

PE Totoral Norvind 46 SI SI

PE Punta Colorada Barrick Generación 20 SI SI

PE Talinay Oriente Parque Eólico Talinay 90 SI NO

PE Cuel Eólica Negrete 32 SI NO

PE San Pedro Alba 36 SI SI

PFV Diego De Almagro Almeyda Solar 28 SI SI

PE El Arrayán Parque Eólico El Arrayán 115 SI SI

PE Taltal Parque Eólico Taltal 98 SI SI

PFV Lalackama Eléctrica Panguipulli 55 SI SI

PFV Chañares Eléctrica Panguipulli 35 SI SI

PFV Salvador Pv Salvador 68 SI SI

PE Talinay Poniente Eléctrica Panguipulli 60 SI SI

PFV Javiera Javiera 65 SI SI

PE Los Cururos Parque Eólico Los Cururos 110 SI SI

PFV Luz Del Norte Luz Del Norte 141 SI SI

PFV Pampa Solar Norte Parque Eólico Renaico 69 SI SI

PFV Carrera Pinto Parque Eólico Renaico 20 SI SI

PE Renaico Parque Eólico Renaico 88 SI SI

PE Los Buenos Aires Parque Eólico Renaico 24 SI SI

PFV La Silla Parque Eólico Renaico 2 SI SI

PFV Conejo Solar Conejo Solar 104 SI SI

23


4.3.1 Modelos de representación dinámica

En esta sección se presentan algunos ejemplos de modelos de representación dinámica de instalaciones tipo, de acuerdo con los correspondientes informes de homologación, comparando la respuesta del mismo con los respectivos registros de ensayos de campo. Se consideraron los siguientes tipos: central hidráulica, central térmica a gas, central térmica a carbón, central de ciclo combinado, equipo de compensación de reactivos, parque eólico y fotovoltaico.

4.3.1.1 Central hidráulica: Canutillar U1

A continuación se presentan los diagramas de bloques de la instalación:

Figura 4 Diagrama de Bloques AVR

24


Figura 5 Diagrama de Bloques limitador de sub excitación

25


Figura 6 Diagrama de Bloques limitador de máxima excitación

26


Figura 7 Diagrama de Bloques regulador de velocidad

27


Figura 8 Diagrama de Bloques Turbina

28


En las siguientes figuras se presentan la comparación de los resultados de las simulaciones del modelo homologado frente a los registros de los ensayos de campo. Los distintos ensayos permiten verificar que con los ajustes utilizados se representa de forma adecuada la evolución dinámica de la instalación. La curva verde muestra la respuesta registrada del componente real, mientras que en azul se entrega la respuesta simulada del modelo. Las variables graficadas son las siguientes:

PELEC: Potencia activa POS: Posición de la válvula FVC: Frecuencia vista por el control EFD: Voltaje de campo IFD: Corriente de campo QELEC: Potencia reactiva ETERM: Voltaje en bornes de la máquina

Figura 9 Ensayo en vacío (sin carga) AVR, escalón de tensión

Figura 10 Ensayo con carga AVR, escalón de tensión

29


Figura 11 Ensayo al limitador de subexcitación, escalón de -6%, con carga

30


Figura 12 Ensayo al limitador de sobreexcitación, escalón del 5%, con carga

Figura 13 Ensayo a la Turbina (sin control potencia / frecuencia)

31


Figura 14 Ensayos del GOV y turbina frente a variaciones de frecuencia medidas por el control (despacho a baja carga)

32


4.3.1.2 Central térmica a gas: Nehuenco 3

A continuación se presentan los diagramas de bloques de los componentes de la instalación, los cuales corresponden al regulador automático de tensión y al regulador de velocidad para el caso de la turbina a gas de Nehuenco 3, el regulador de velocidad posee tres mecanismos de control: velocidad (FSRN), temperatura (FSRT), y de aceleración (FSRACC). El lazo de velocidad es el que normalmente opera efectuando la acción de control para alcanzar la magnitud establecida en la consigna, pero dicha acción puede ser limitada por el control de temperatura o el control de aceleración. Cuando se desea mantener la temperatura de operación dentro de los valores permitidos, o cuando se desea limitar la aceleración de la unidad tras la apertura del interruptor del generador, operan los controles de temperatura o aceleración respectivamente.


33


Figura 16 Diagrama de Bloques limitador de sobrexcitación

Figura 17 Diagrama de Bloques del Limitador de subexcitación

34



Figura 19 Diagrama Bloques Turbina

35


Figura 20 Diagrama Bloques del lazo de velocidad

Figura 21 Diagrama de Bloques TRACKING

36


Figura 22 Diagrama de Bloques del lazo de temperatura

Figura 23 Diagrama de Bloques del lazo de aceleración

Las siguientes figuras presentan la comparación entre los resultados de las simulaciones del modelo homologado y los registros de los ensayos de campo. Los distintos ensayos permiten verificar que con los ajustes utilizados se representa de forma adecuada la evolución dinámica de la instalación. La curva verde muestra la señal medida, mientras que en azul se entrega la respuesta simulada por el modelo homologado. La señal SVC, que se muestra en las figuras del control de velocidad de la máquina, es la consigna vista por el control de velocidad de la máquina, esto es, la diferencia entre el valor del control de la razón frecuencia/potencia (TNR) y la frecuencia eléctrica del sistema (ver el diagrama de bloques del lazo de velocidad de la Figura 20). En la Figura 29, es posible observar la temperatura medida, así como las señales del control de temperatura y de velocidad, tanto medido como simulado por el modelo homologado. Las variables graficadas son las siguientes:

FSRT: Consigna del control de temperatura FSRN: Consigna del control de velocidad POT: Potencia activa SVC: Diferencia entre la frecuencia y la señal del control de velocidad IEX: Corriente de excitación ETERM: Voltaje en bornes de la máquina

37


Figura 24 Ensayo AVR sin carga (TG), escalón del 5%

Figura 25 Ensayo AVR con carga (TG), escalón del 2%

38


Figura 26 Ensayo al limitador de subexcitación

Figura 27 Ensayo limitador de sobre excitación

39


Figura 28 Ensayo regulador de velocidad, escalón 6%

40


Figura 29 Ensayo actuación del control de temperatura por sobre el control de velocidad

41


4.3.1.3 Central térmica a carbón: Guacolda U5

A continuación se presentan los diagramas de bloques de la instalación:


Figura 31 Diagrama de Bloques limitador de sobre excitación

vco_GUACOLDA_U5: Regulador de Tension

(K/(1+sT))1,Ti

LVgate0

1

(1+sTz)/(1+sTp)Tlag,Tlead

KKA

HVgate0

1

(1/(1+sT))Td

(1/(1+sT))Td

-

-

[1/s]

MaxVhz

MinVhz

1/KTv f l

ConstLimit

-

(K/(1+sT))KE,Te

(K/(1+sT))1,Te

(K/(1+sT))1,Te

Limiter

Ef dmax

Ef dmin

vco_GUACOLDA_U5: Regulador de Tension

3

4

2

5

6

1

0

y i21

o13

o12y i

y i11

v uel

u

f e

uvh

z

ustep

upss

usetp

yi2

v oel

y i6y i5 y i7 uerrs

DIg

SIL

EN

T

oel_GUACOLDA_U5:

[Kp+s/Ti]Kp,Ti

10

0

Switch0.5

0

1

2

ConstOELLim

-

ConstHLim

f f

0

1

Hi1

1/s0

1

nof f

0

1

-

Lo0.95

Hi1.05

1/KTo

1/KIf r

Const1

oel_GUACOLDA_U5:

TimerReset

v oely i3

inp0

th

st1

rt

st

ie

DIg

SIL

EN

T

42



uel_GUACOLDA_U5:

Lookup Table_..array _PQ

Const0.01

ConstLL_Uel

Switch

0

1

2

KKuel

Hi_MonHy steresisHpos,Hneg

-

sqr

uel_GUACOLDA_U5:

3

0

1

2

qg

ofs

o1

ut2

ppu qpur

yin

f

sgnn

v uel

pg

yth

ysup

y i1

y i

qpu

ut

DIg

SIL

EN

T

43



pcu_GUACOLDA_U5:

1/KDroop

ConstFref

mod_TubThp,Tip,Flp,T..

0

11/s

LSV

LIV

Limiter

SRP

SRN

1/KTv

Lookup Tablearray _DB

{Kp+Ki/s}Kp,Ki

PI_max

PI_min

-

-

-

min0

1

Rate LimiterLLFR

1+KLL

PG-pgTrate

pcu_GUACOLDA_U5:

0

1

3

2

Pref

f e

y i6

HPSP

pt

CSO

pg

FVC

DIg

SIL

EN

T

44


Figura 34 Diagrama de Bloques turbina a vapor

Figura 35 Diagrama de bloques estabilizadores de potencia Guacolda U5

Las siguientes figuras presentan la comparación de los resultados de las simulaciones del modelo homologado y los registros de los ensayos de campo. Los distintos ensayos permiten verificar que con los ajustes utilizados se representa de forma adecuada la evolución dinámica de la instalación. La curva verde muestra la señal medida, mientras que en azul se entrega la respuesta simulada por el modelo homologado. Las variables graficadas son las siguientes:

PELEC: Potencia activa EFD: Voltaje de campo IFD: Corriente de campo

pss_GUACOLDAU5-EE: IEEE Dual-Input Stabilizer Model

-

Limiter

Vstmax

Vstmin

(1+sTb)/(1+sT..Ts10,Ts11

(1+sTb)/(1+sT..Ts3,Ts4

(1+sTb)/(1+sT..Ts1,Ts2

KBKs1

Pg/pg0

1

(1/(1+sTr))T9

(1/(1+sTr))T9

(1/(1+sTr))T9

(1+sTb)/(1+sT..T8,T9

KB

Ks

3

(K/(1+sT))Ks2,T7

sTw/(1+sTw)Tw4

sTw/(1+sTw)Tw3

sTw/(1+sTw)Tw2

(1/(2)T6

sTw/(1+sTw)Tw1

pss_GUACOLDAU5-EE: IEEE Dual-Input Stabilizer Model

0

1

2

pss_040

pss_028

upsspss_039pss_038pss_037pss_036pss_033pss_032pss_031

pss_030(1)

pss_

030

pss_029

pss_025

pss_024pss_023pss_022pss_021f e

y i

sgnn

Pg

o1

DIg

SIL

EN

T

45


Figura 36 Ensayos AVR (sin carga)

Figura 37 Ensayos AVR (con carga)

46


Figura 38 Ensayos Limitador de sobrexcitación

Figura 39: Ensayo limitador de subexcitación

47


Figura 40 Ensayo regulador de velocidad, escalón de potencia activa.

Figura 41 Ensayo respuesta al modo local, PSS

48


4.3.1.4 Central de ciclo combinado: San Isidro U1

A continuación se presentan los diagramas de bloques de la turbina a gas (TG) y de la turbina a vapor (TV) de San Isidro I:

Figura 42 Diagrama de Bloques AVR (TG)


49


Figura 44 Diagrama de Bloques general del regulador de velocidad y turbina (TG)

Figura 45 Diagrama de Bloques Regulador de Velocidad (TG)

50


Figura 46 Diagrama de Bloques de la Turbina (TG)

Figura 47 Diagrama de Bloques AVR (TV)

51


Figura 48 Diagrama de Bloques del limitador de sub excitación

Las siguientes figuras presentan la comparación entre los resultados de las simulaciones del modelo homologado y los registros de los ensayos de campo. Los distintos ensayos permiten verificar que con los ajustes utilizados se representa de forma adecuada el comportamiento dinámico de la instalación. La curva verde muestra la señal medida, mientras que en azul se entrega la respuesta simulada por el modelo homologado. Cabe destacar que el regulador de velocidad de la turbina a vapor del complejo San Isidro I no tiene habilitado el control potencia frecuencia, es decir, no realiza cambios en su consigna de potencia al variar la frecuencia del sistema. La señal Control Signal Output (CSO) da cuenta del control de la válvula de la turbina, y que en conjunto con la posición de los IGVs determinan la potencia mecánica de la máquina. Las variables graficadas son las siguientes:

CSO: Señal de control de la válvula P: Potencia activa FREC + STEP: Frecuencia vista por el control ETERM: Voltaje en bornes de la máquina

52


Figura 49 Ensayo tensión en bornes (TG)

Figura 50 Ensayos Tensión Excitatriz (TG)

53


Figura 51 Ensayos Limitador de sub excitación (TG)

Figura 52 Ensayos Regulador de Velocidad (TG)

54


Figura 53 Ensayos Regulador de Velocidad (TG)

Figura 54 Ensayo Turbina (TG)

55


Figura 55 Respuesta del conjunto turbina y GOV frente a variaciones en la red (TG)

Figura 56 Ensayos Tensión excitatriz (TV)

56


Figura 57 Ensayos Limitador de sub excitación (TV)

57


4.3.1.5 Equipo de Compensación de Reactivos: CER Polpaico

Las siguientes figuras muestran los diagramas de bloques principales del CER de Polpaico:

Figura 58 Diagrama de Bloques general del regulador CER Polpaico

Figura 59 Diagrama de bloques Controller CER Polpaico

58


La siguiente figura presenta la comparación entre las respuestas simuladas de los modelos y los registros de los ensayos de campo sujetos a la misma perturbación. Este ensayo permite verificar la validez de los modelos desarrollados. Las curvas rojas corresponden a la respuesta simulada del modelo homologado, mientras que las señales de color azul, verde y negro muestran la respuesta registrada de los ensayos en terreno.

Figura 60 Ensayo cambio en la consigna de referencia

59


4.3.1.6 Parque Eólico: Monte Redondo

Las siguientes figuras muestran los diagramas de bloques más relevantes para el control del parque eólico:

Figura 61 Diagrama de Bloques Parque Eólico

60


Figura 62 Diagrama de control PQ y del limitador corriente

Las siguientes figuras presentan la comparación entre las respuestas simuladas de los modelos y los registros de los ensayos de campo sujetos a la misma perturbación. Los distintos ensayos permiten verificar la validez de los modelos desarrollados. La curva roja muestra la respuesta registrada del componente real, mientras que en azul se entrega la respuesta simulada del modelo.

Las variables graficadas son:

Potencia activa en barra 220 kV

Voltaje en barra de 220kV

Potencia reactiva en barra 220kV

61


Figura 63 Ensayo del control conjunto control de factor de potencia del parque

62


Figura 64 Ensayo control de potencia activa del parque eólico

63


Figura 65 Ensayo del control de potencia reactiva del parque eólico

64


4.3.1.7 Parque Fotovoltaico: Pampa Solar Norte

La siguiente figura muestra el diagrama de bloque del parque fotovoltaico:

Figura 66 Diagrama de bloque parque fotovoltaico Pampa Solar Norte

Las siguientes figuras presentan las respuestas simuladas de los modelos y los registros de los ensayos de campo sujetos a la misma perturbación. Los distintos ensayos permiten verificar la validez de los modelos desarrollados. La curva verde muestra la respuesta registrada del componente real, mientras que en azul se entrega la respuesta simulada del modelo.

Las variables graficadas son:

PBUS: Potencia activa en barra 220 kV UBUS: Voltaje en barra de 220kV QBUS: Potencia reactiva en barra 220kV

65


Figura 67 Respuesta frente a la modificación de la consigna de potencia reactiva del inversor

Figura 68 Respuesta ante el cambio de consigna del factor de potencia del parque

66


4.4 Estudio de Representación Dinámica de las Instalaciones

El CDEC SIC en conjunto con el CDEC SING licitaron el “Estudio de representación dinámica de las instalaciones de acuerdo a lo establecido en los artículos 10-14 y 6-22 de la NTSyCS” que se llevó a cabo por la DO con el objetivo de homologar las unidades de generación síncrona, equipos de compensación, y parques eólicos y fotovoltaicos a partir de ensayos en terreno, de manera de tener una mejor modelación de las instalaciones del SIC.

Dicho Estudio contempló dos fases de ensayos, de julio a diciembre de 2015 y durante el 2016. En estas fases se elaboraron protocolos de pruebas, se programaron y ejecutaron los correspondientes ensayos en terreno y finalmente se desarrollaron los modelos dinámicos de los componentes de las instalaciones. Todo lo anterior con objeto de contar con modelos adecuados para su uso en la herramienta de simulación PowerFactory de DIgSILENT.

El presente informe se encuentra actualizado, incorporando la nueva información disponible de los informes de homologación del Estudio de Representación Dinámica, y a la vez incorpora modelos homologados proporcionados por las empresas coordinadas, respecto de la entrada en operación de nuevas instalaciones o por adecuación de instalaciones existentes.

Los modelos homologados en el desarrollo de este estudio corresponden a las siguientes instalaciones:

Maitenes U1-U3

Chacayes U1-U2

El Volcán

Coya

Nueva Aldea U3

Lebu

San Pedro Dalcahue

STATCOM C. Navia

CER Polpaico

PE Monte Redondo

PE Los Cururos

PE Totoral

PE El Arrayán

PE Talinay Oriente

PE Punta Colorada

SVC Diego de Almagro

CER Cardones

PFV Diego de Almagro

Pilmaiquén U4

Pilmaiquén U5

Capullo

67


5. Comportamiento dinámico del SIC

Para efectos de comparar la respuesta dinámica real del SIC con la actual modelación de la base de datos del SIC en la herramienta de simulación PF, se realizaron simulaciones dinámicas recreando perturbaciones realizadas durante los años 2011 y 2015. Las perturbaciones consideradas o simuladas fueron en primera instancia el rechazo de carga de la unidad 1 de Ralco con140 [MW], la apertura de un circuito Diego de Almagro – Paposo 220 kV y la conexión de condensadores en la S/E Diego de Almagro e Itahue.

5.1 Rechazo de Carga de unidad 1 central Ralco

El día 18 de Abril del 2015 se hicieron pruebas para evaluar el desempeño del control distribuido de frecuencia por parte de diversas máquinas del SIC. Para esto se llevó a cabo un rechazo de carga con la unidad 1 de la central Ralco con 140 [MW]. A continuación se muestran tanto los registros (azul) como la simulación (rojo) para la evolución temporal de la frecuencia debido al rechazo de carga . La frecuencia fue registrada en base a medidas en bornes de las unidades de las centrales Candelaria, Antilhue y Taltal. La simulación se lleva a cabo utilizando la información de la operación real, disponible en el SCADA que se usó para la representación de las condiciones operativas y ajustar la base de datos del CDEC SIC, específicamente la distribución de la carga y despacho de generación, así como también la topología del sistema previo al rechazo de carga.

Figura 69 Comparación registros con simulación en La Candelaria

-0,3

-0,25

-0,2

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0 5 10 15 20

De

svia

ció

n F

recu

en

cia

[Hz]

Tiempo [s]

Candelaria Registos

Candelaria Simulación

68


Figura 70 Registro de frecuencia Antilhue

Figura 71 Registro de frecuencia Taltal

A partir de la figura anterior se puede visualizar que los registros oscilográficos muestran una desviación máxima de frecuencia de alrededor de 0,2 Hz, en aproximadamente 6 segundos luego de ocurrir el evento, para luego restablecerse con una desviación de aproximadamente 0,08 Hz a los 20 segundos. Por otra parte, las simulaciones en las distintas barras muestran una desviación máxima de casi 0,25 Hz en

-0,30

-0,25

-0,20

-0,15

-0,10

-0,05

0,00

0,05

0,10

0 5 10 15 20

De

svia

ció

n F

recu

anci

a [H

z]

Tiempo [s]

Antilhue Registros

Antilhue Simulación

-0,3

-0,25

-0,2

-0,15

-0,1

-0,05

0

0,05

0,1

0 5 10 15 20

De

svia

ció

n F

recu

en

cia

[Hz]

Taltal Registros

Taltal Simulación

69


aproximadamente 4,5 segundos. Conforme con lo anterior, la respuesta simulada presenta una tasa de caída de la frecuencia y una desviación máxima de la frecuencia levemente mayores, lo que significa que la modelación del sistema presenta principalmente una menor inercia con una regulación de velocidad un poco más rápida, y una desviación de frecuencia en régimen permanente levemente mayor. La respuesta dinámica simulada presenta un comportamiento eléctrico más desfavorable que los registros reales, lo que permite análisis más conservadores del estudio sistémico.

La siguiente figura muestra la evolución de la frecuencia en diversas barras del SIC utilizando software de simulación PF:

Figura 72 Evolución de la frecuencia del sistema en el software PF

Los resultados de la simulación muestran que la desviación de frecuencia es similar en todo el sistema, aunque existe una evolución algo más rápida en aquellas barras cercanas al lugar del rechazo de la carga.

29,99923,99918,00012,0005,99980,0000 [s]

50,15

50,05

49,95

49,85

49,75

49,65

Maite\J1: Maitencillo

Anc\J1: Ancoa

PMont\J1: Puerto Montt

Val\J1: Valdivia (Antilhue)

LaCand\J2: La Candelaria

Pap\J2: Paposo (Taltal)

1.000 s50.000 Hz

5.543 s49.757 Hz

20.000 s49.864 Hz

CDEC-SIC Hz2

Date: 6/24/2015

Annex: /3

DIg

SIL

EN

T

70


5.2 Apertura del circuito 1 de la línea Diego de Almagro Paposo 220 kV,

A continuación se muestran los registros y las respuestas simuladas obtenidos al realizar la apertura del circuito 1 de la línea Diego de Almagro – Paposo 220 kV, con motivo de las pruebas requeridas para el estudio de estabilizadores de potencia realizado durante el año 2008. En las figuras siguientes los registros oscilográficos se destacan en azul, mientras que la respuesta simulada se muestra en rojo.

Figura 73 Registros oscilográficos y simulación del CER Maitencillo

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

1.042

1.040

1.038

1.036

1.034

1.032

1.030

Maitencillo 220/13.8kV_ 40MVA_3: Positive-Sequence-Voltage, Magnitude/HV-Side in p.u.

maitencillo: Measurement value 1 in p.u.

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

1.20

0.80

0.40

0.00

-0.40

-0.80

-1.20

Maitencillo 220/13.8kV_ 40MVA_3: Active Pow er/HV-Side in MW

maitencillo: Measurement value 4

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

12.00

11.00

10.00

9.00

8.00

7.00

6.00

Maitencillo 220/13.8kV_ 40MVA_3: Reactive Pow er/HV-Side in Mvar

maitencillo: Measurement value 5

Consolidación de la Base de Datos del SIC maitencillo


Date: 2/20/2009

Annex: /13D

IgS

ILE

NT

71


Figura 74 Registros oscilográficos y simulación del generador Taltal U1

Figura 75 Registros oscilográficos y simulación de la línea Carrera Pinto – Diego de Almagro 220 kV

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

1.05

1.04

1.03

1.02

1.01

1.00

Generador Taltal 1: Voltage, Magnitude in p.u.

taltal1: Measurement value 1 in p.u.

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

120.00

115.00

110.00

105.00

100.00

95.00

Generador Taltal 1: Total Active Pow er in MW


10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

8.00

6.00

4.00

2.00

0.00

-2.00

-4.00

Generador Taltal 1: Total Reactive Pow er in Mvar


Consolidación de la Base de Datos del SIC taltal1


Date: 2/20/2009

Annex: /12

DIg

SIL

EN

T

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

40.00

36.00

32.00

28.00

24.00

20.00

16.00

Carrera Pinto - Diego de Almagro 220 kV: Active Pow er/Terminal i in MW

Dda-Car: Measurement value 4 in p.u.

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

-7.50

-10.00

-12.50

-15.00

-17.50

-20.00

Carrera Pinto - Diego de Almagro 220 kV: Reactive Pow er/Terminal i in Mvar

Dda-Car: Measurement value 8 in p.u.

Consolidación de la Base de Datos del SIC Dda-Car


Date: 2/20/2009

Annex: /6

DIg

SIL

EN

T

72


Figura 76 Registros oscilográficos y simulación de transferencias por línea Diego de Almagro – Paposo 220 kV

Figura 77 Registros oscilográficos y simulación de transferencias por línea Pan de Azúcar - Los Vilos 220 kV

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

-40.00

-60.00

-80.00

-100.00

-120.00

D.Almagro-Reactor 220 kV L2: Active Pow er/Terminal i in MW

Dda-Pap: Measurement value 4 in p.u.

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

10.00

5.00

0.00

-5.00

-10.00

-15.00

-20.00

D.Almagro-Reactor 220 kV L2: Reactive Pow er/Terminal i in Mvar

Dda-Pap: Measurement value 8 in p.u.

Consolidación de la Base de Datos del SIC Dda-Pap


Date: 2/20/2009

Annex: /8

DIg

SIL

EN

T

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

-42.00

-45.00

-48.00

-51.00

-54.00

-57.00

Pan de Azucar - Los Vilos 220 kV L1: Active Pow er/Terminal i in MW

Pan-Vilos: Measurement value 4 in p.u.

10.008.0006.0004.0002.0000.00 [s]

-1.25

-2.50

-3.75

-5.00

-6.25

-7.50

-8.75

Pan de Azucar - Los Vilos 220 kV L1: Reactive Pow er/Terminal i in Mvar

Pan-Vilos: Measurement value 8 in p.u.

Consolidación de la Base de Datos del SIC Pan-Vilos


Date: 2/20/2009

Annex: /10

DIg

SIL

EN

T

73


Las figuras anteriores muestran que los registros oscilográficos y la evolución dinámica de las variables presentan características similares, tanto en la magnitud como en la amortiguación de las oscilaciones. En general, las diferencias que muestran las magnitudes se deben a desviación en la condición inicial de la simulación. Además, estas diferencias observadas son poco significativas puesto que se encuentran dentro del margen de error asociado a los parámetros y constantes de tiempo de las instalaciones del sistema.

5.3 Pruebas del estudio de modelación de la carga del SIC

El estudio para la modelación de la carga del SIC, que se llevó a cabo entre los años 2009 y 2012, tuvo como objetivo principal la verificación de los modelos de carga existentes y el desarrollo de nuevos modelos. Para ello se llevaron a cabo algunas perturbaciones controladas, para realizar una comparación de la evolución dinámica simulada de las variables relevantes de la carga respecto de los registros de campo. Las simulaciones se realizaron utilizando una base de datos (BD) original, con los modelos de las cargas originales; y una BD convertida, donde las cargas se representaron con modelos más detallados. Las siguientes simulaciones muestran el efecto de la conexión de condensadores en las subestaciones Diego de Almagro e Itahue.

74


5.3.1 Conexión de condensadores en S/E Diego de Almagro

Figura 78 Demanda Transformadores AT3 y ATR4 Diego de Almagro 220 kV

75


Figura 79- Diego de Almagro - Planta Óxidos

76


Figura 80 Diego de Almagro Franke

77


Figura 81 Diego de Almagro Mantoverde

78


Figura 82 Salvador

79


5.3.2 Conexión de condensadores en S/E Itahue

Figura 83 Demanda Talca

80


Figura 84 Demanda Curicó (CGE)

81


Figura 85 Alimentador Talca - Tap Villa Prat

82


Figura 86 Itahue 154/66/13.2 kV – 56 MVA - ATR2

Las figuras anteriores muestran que la evolución dinámica simulada de la tensión, potencia activa y potencia reactiva utilizando la base de datos del SIC son muy semejantes al comportamiento de las variables registradas en las oscilografías.

De acuerdo con el análisis presentado en este capítulo, se puede concluir que los modelos utilizados en la base de datos del SIC permiten representar de forma bastante adecuada el comportamiento dinámico del sistema en su conjunto. Por otra parte, en general, las simulaciones que muestran desviaciones respecto de los registros reales, representan una respuesta sistémica más desfavorable del comportamiento

83


eléctrico del fenómeno estudiado, lo que se traduce en un análisis más conservador en los estudios de sistema de potencia.

84


6. Conclusiones

En esta actualización del informe de Representación del Comportamiento Dinámico de las Instalaciones del SIC se incluyó además nuevos informes de homologación presentados a la fecha, que corresponden a aquellos derivados del programa de ensayos, y de los proporcionados por los coordinados con motivo de la incorporación o adecuación de instalaciones.

De acuerdo con la información actualizada, se puede concluir que el estado actual de los modelos de las instalaciones existe un porcentaje importante (sobre el 75%) de modelos homologados en la base de datos PF del CDEC SIC. Lo anterior redunda en una gran confiabilidad con respecto a la modelación para estudios del comportamiento dinámico del SIC , puesto que una parte importante de los modelos utilizados se verificaron en base a registros de los ensayos en campo de las instalaciones.

Aquellos modelos que no han sido homologados corresponden a modelos supuestos, o a modelos de fabricantes, que presentan una modelación dinámica, en muchos casos, conservadora (por ejemplo, sólo cumplen con la Norma Técnica), permitiendo que los estudios realizados a partir de la base de datos sean más exigentes cuando estos modelos son considerados.

Las instalaciones disponibles en la base de datos del CDEC SIC incluyen generadores convencionales (máquinas sincrónicas), es decir, centrales térmicas, de ciclo combinado, hidráulicas y motores diésel; parques eólicos y fotovoltaicos; y equipos de compensación de reactivos.

Los componentes de los modelos de los generadores síncronos que presentan un mayor estado de homologación (la potencia instalada homologada con respecto a la potencia instalada total) son los modelos del generador y del regulador de tensión, debido a que estos componentes están incorporados en todas las instalaciones. El estado de homologación de los estabilizadores de sistemas de potencia (PSS) es mayor al 80%, con respecto a la potencia instalada de las unidades que normativamente lo requieren, esto es, unidades de más de 50 MW y además aquellas que la DO les requirió incorporar PSS. Por otra parte, los reguladores de velocidad (con el lazo de control potencia / frecuencia) presentan un porcentaje menor del estado de homologación porque generalmente no se encuentran disponibles en turbinas a vapor.

Los modelos dinámicos asociados a los parques eólicos y fotovoltaicos que se encuentran disponibles, fueron proporcionados por las empresas coordinadas, como parte de los requisitos de conexión al sistema; y otros se elaboraron durante el desarrollo del Estudio de Representación dinámica de instalaciones del SIC que se llevó a cabo durante el 2015 y el 2016. Generalmente los modelos dinámicos disponibles de los parques eólicos y fotovoltaicos que no están homologados presentan un grado de detalle que es utilizado para el diseño de estas instalaciones, los que son poco adecuados para la representación dinámica de estudios sistémicos. En estas circunstancias, para llevar a cabo simulaciones del comportamiento dinámico del sistema en su conjunto es necesario desarrollar modelos homologados simplificados que permitan representar su dinámica de forma adecuada. En este sentido, el Estudio de Representación Dinámica realizó la homologación de 9 parques eólicos y fotovoltaicos, mejorando sustancialmente la modelación de estas tecnologías. De la totalidad de parques eólicos y fotovoltaicos,

85


actualmente 23 de un total de 50 se encuentran homologados4, y con respecto a la capacidad instalada, 1364 MW se encuentran homologados de un total de aproximadamente 1780 MW.

En resumen, como resultado del desarrollo del Estudio de Representación Dinámica de instalaciones, se elaboraron modelos homologados de componentes correspondientes a las instalaciones de 11 unidades de generación síncrona, 9 parques eólicos y fotovoltaicos y 4 equipos de compensación estática de reactivos.

De acuerdo con los casos presentados en el título 5, respecto del comportamiento dinámico del SIC, los resultados de las simulaciones realizadas muestran que la evolución dinámica de la frecuencia, oscilaciones de potencia activa y reactiva, y tensión, se comportan de manera similar a las registradas en campo. En general, las respuestas simuladas que muestran desviaciones respecto de los registros reales representan un comportamiento de los fenómenos eléctricos más desfavorable para la operación del sistema, por lo que determinan una respuesta más conservadora del análisis de sistemas eléctricos de potencia.

Conforme con lo señalado, la modelación de las instalaciones del SIC en la base de datos PF de DIgSILENT permite representar de manera bastante adecuada el comportamiento dinámico simulado de las variables del sistema. Sin perjuicio de lo anterior, el desarrollo de las fases del Estudio de representación dinámica ha permitido mejorar la modelación de las instalaciones en la base de datos PF del CDEC SIC, a través de la verificación de modelos existentes; y por otra parte debido a la incorporación de modelos homologados de nuevas instalaciones, lo que debiese redundar en que los estudios de simulaciones dinámicas puedan arrojar resultados más acertados respecto del comportamiento real del sistema.

4 Durante la actualización de este informe no contempla instalaciones cuyos informes de homologación se

encuentran actualmente en revisión.

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