Lima, Septiembre 22 de 2004

1. Informe Final del Estudio “Actualización del Esquema de Rechazo Automático de Carga/ Generación del SEIN –año 2005” Lima, Septiembre 22 de 2004

2. Contenido Objetivo de la Consultoría Actualización Esquema de Rechazo Automático de Carga/Generación del SEIN Año 2005 Conclusiones Recomendaciones Comentarios

3. Objetivo de la Consultoría En el encargo recibido del COES se nos pidió: a) Revisar y actualizar el esquema de rechazo de carga/generación obtenido en el estudio de CESI, para otorgar seguridad operativa al SEIN en casos de déficit o superávit de generación, provocados por los eventos del sistema y limitar las interrupciones de los suministros de energía a los valores mínimos necesarios, así como mantener la integridad del SEIN. En ese sentido, la operación del esquema de rechazo propuesto debe evitar las sobrecargas en las unidades de generación, transformadores de potencia y líneas de transmisión del sistema; asimismo, permitirá distribuir de manera equitativa entre los principales clientes del sistema, los beneficios y los costos de la seguridad del SEIN.

4. Objetivo de la Consultoría b) Considerar en la actualización el efecto de la operación de la C.T. Ventanilla y la interconexión radial con Ecuador, para el suministro de la carga de la subestación Machala. c) Mantener, en la medida de lo posible, la estructura existente del esquema cumpliendo con los criterios de seguridad

5. Actualización Esquemas de Rechazo Automático de Carga por Mínima Frecuencia y Rechazo de Generación por Sobrefrecuencia

6. Metodología ESQUEMAS RCMF Y RGSF Simulaciones y Análisis de Resultados Ajuste del Modelo de Carga BD, Montaje y Sintonización del SEIN Definición de Escenarios y Eventos Análisis Modal ESQUEMA RECOMENDADO

7. Criterios Generales • Criterios ERCMF • El Esquema de Rechazo de Carga por Mínima Frecuencia –ERCMF- es la estrategia de protección de respaldo para mantener la frecuencia del SEIN en valores operativos frente a desbalances generación-demanda provocados por eventos de pérdida de unidades de generación o fraccionamiento de la red.

8. Criterios Generales • Criterios ERGSF • El esquema de Rechazo de Generación por Sobrefrecuencia está integrado al esquema de protección de activos de generación con el objetivo fundamental de preservar las condiciones de suministro en áreas aisladas resultado de la evolución de eventos en el SEIN.

9. Criterios Generales • Por sus características de protección de respaldo y su aporte a la seguridad en la operación del sistema, son esquemas necesarios, y por tanto, deben instalarse en el sistema de manera acordada entre el COES y las Empresas del SEIN.

10. Modelo de la Carga La carga puede representarse mediante modelos polinomiales o a través de modelos exponenciales de la forma:

11. Modelo de la Carga Se ha utilizado un modelo de carga en el Digsilent equivalente al usado por CESI.

12. Análisis Modal Algunos modos de oscilación electromecánicos tienen impacto en la operación de los esquemas de control de frecuencia. Por lo tanto, se hace necesario realizar un análisis modal del SEIN para caracterizar tales modos de oscilación, fundamentalmente los modos interárea.

13. Análisis Modal Modo Zona Norte vs Zona Sur

14. Identificación Modal Identificación modal Cotaruse - Socabaya

15. Identificación Modal Identificación modal Generación Talara

16. Identificación Modal Identificación modal Oscilación Norte - Sur

17. Escenarios considerados

18. Eventos considerados en el estudio • Eventos para ERCMF & ERGSF

19. ERCMF RECOMENDADO POR CESI

20. ERCMF VIGENTE

21. ESQUEMA CESI vs ESQUEMA VIGENTE • Principales diferencias entre la propuesta de CESI y el Esquema Vigente: • El Esquema Vigente presenta porcentajes de desconexión por etapa ligeramente menores • El Esquema Vigente modifica la Etapa 7 de CESI, en la cual elimina la etapa de restitución por derivada y mantiene la desconexión por umbral para eventos mayores. • El Esquema Vigente se ajusta más a las condiciones discretas de la carga del SEIN.

22. Estructura del ERCMF

23. ERGSF VIGENTE Este esquema se fundamenta en tres principios característicos del SEIN: El primero se relaciona con los esquemas de protección de las unidades de generación por sobrefrecuencia que admiten temporizaciones máximas del orden de 15 segundos en el rango de frecuencia entre 61 Hz y menores a 63 Hz y apertura instantánea para frecuencias mayores o iguales a 63 Hz; El segundo está relacionado con la experiencia operativa que muestra como probables los aislamientos de los Sistemas Sur o Norte del resto del SEIN ante eventos principalmente de red; Y el tercer principio es el de intentar preservar el suministro aún en zonas aisladas como consecuencia de pérdida de elementos del sistema.

24. ERGSF VIGENTE

25. REGULACIÓN PRIMARIA

26. REGULACIÓN PRIMARIA

27. REGULACIÓN PRIMARIA

28. RESPUESTA DEL MODELO ANTE EVENTOS

29. EFECTO INTERCONEXIÓN CON ECUADOR El impacto de la Interconexión Radial con Ecuador se refleja en los despachos considerados por COES y en la respuesta de los esquemas de frecuencia. Para efectos de la simulación de eventos y prueba de los esquemas de frecuencia se considera la desconexión de la interconexión mediante relés de frecuencia con ajustes de umbral en 59.0 Hz y una temporización de 0.15 segundos y por derivada con una pendiente de -1.1 Hz/s y una temporización de 0.15 segundos. Estos ajustes establecen coherencia con las respuestas de frecuencia de las diversas zonas del SEIN frente a desbalances generación - demanda. El esquema de rechazo de carga por mínima tensión recomienda una desconexión por baja tensión con umbrales y temporizaciones allí indicadas y que impactan la operación de la Zona Norte frente a eventos de generación y de red con caída apreciable de la tensión.

30. RESULTADOS DE LA VERIFICACIÓN Respuesta Oscilatoria de Tensión Zona Norte

31. RESULTADOS DE LA VERIFICACIÓN Respuesta Oscilatoria de Frecuencia Zona Norte

32. RESULTADOS DE LA VERIFICACIÓN Comportamiento de la Frecuencia en la Zona Norte

33. RESULTADOS DE LA VERIFICACIÓN Comportamiento de la Frecuencia en la Zona Centro

34. RESULTADOS DE LA VERIFICACIÓN Comportamiento de la frecuencia en la Zona Sur

35. RESULTADOS DE LA VERIFICACIÓN Sobrefrecuencia y Respuesta del ERGSF en la Zona Norte

36. RESULTADOS DE LA VERIFICACIÓN Sobrefrecuencia y Respuesta del ERGSF en la Zona Centro

37. RESULTADOS DE LA VERIFICACIÓN Sobrefrecuencia y Respuesta del ERGSF en la Zona Sur

38. ANÁLISIS DE RESULTADOS

39. ANÁLISIS DE RESULTADOS

40. ANÁLISIS DE RESULTADOS

41. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES • El modelaje del SEIN en el Digsilent refleja acertadamente la respuesta del sistema. • El esquema de rechazo automático de carga/generación vigente fue corroborado mediante mas de 200 casos de simulación realizados en Digsilent, y aunque en algunos casos la carga desconectada resulta superior al desbalance, su comportamiento es coherente con la estructura del esquema.

42. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES • La estructura del esquema vigente es adecuada, y en el caso de requerir cambios, éstos serán mínimos. • Se recomienda proceder con la implementación del esquema previo acuerdo entre el COES y las Empresas del SEIN.

43. Actualización Esquema de Rechazo Automático de Carga por Mínima Tensión

44. Escenarios considerados Se analizaron los escenarios de demanda máxima para periodos de estiaje de los años 2004 y 2005.

45. sym vent_c y vent_d Eventos considerados en el estudio

46. Subestaciones a monitorear

47. Metodología ESQUEMA RECHAZO DE CARGA POR MINIMA TENSIÓN Sensibilidad dV/dP y dV/dQ Curvas PV con eventos Curvas QV Estabilidad Transitoria Información Estadística Esquema CESI PROPUESTA DE ESQUEMA PRUEBAS AL ESQUEMA Estabilidad de larga duración

48. CALCULOS DE SENSIBILIDAD Valores DV/DP Caso Base

49. CURVAS PV Carga inicial Lima (1405 MW) Carga Máxima Lima (1604 MW)

50. Márgenes y tensiones obtenidos de las curvas PV