confiabilidad distribucion

5/25/2018 Confiabilidad distribucion

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ESTUDIO DE CONFIABILIDAD DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIN DE

PEREIRA USANDO EL METODO DE SIMULACIN DE MONTECARLO

LUIS CARLOS PIEROS VERGARA

DIEGO ALONSO CASTAO ALZATE

UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PEREIRA

FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA

PEREIRA

2003


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ESTUDIO DE CONFIABILIDAD DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIN DEPEREIRA USANDO EL METODO DE SIMULACIN DE MONTECARLO



Proyecto de Grado para optar al ttulo de

Ingeniero Electricista

Director

CARLOS JULIO ZAPATA GRISALES

M.Sc. en ingeniera elctrica

UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PEREIRA

FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA

PEREIRA

2003


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Nota de Aceptacin

Presidente del Jurado

Jurado

Jurado

Pereira, 27 Noviembre de 2003


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AGRADECIMIENTOS

Agradecer sinceramente al profesor director Ingeniero Carlos JulioZapata, por su paciencia e invaluable aporte al desarrollo de esta

tesis, a travs de comentarios y discusiones.

Es nuestro deseo tambin agradecerle al grupo de investigacin en

planeamiento de sistemas elctricos de la Maestra en Ingeniera

Elctrica, por su constante apoyo y por su disposicin a participar en

el proyecto a travs de aportes y opiniones al trabajo.

Tambin quisiramos darle el ms sincero agradecimiento al

Ingeniero Mauricio Granada por su incondicional ayuda y por estar

siempre presto a nuestras inquietudes.

Queremos agradecer a la Empresa de Energa de Pereira, que a

travs del Centro de Control bajo la supervisin del Ingeniero

Fernando Valencia y con la colaboracin de los operarios, nos

ayudaron a asimilar el funcionamiento del sistema, suministraron la

informacin y brindaron los comentarios necesarios en la realizacin

de este trabajo.

Por ultimo mencionar y darles las gracias al Ingeniero Germn Lpez

Quintero por su colaboracin.


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Primero que todo a DIOS

Despus A mi pap Diego en el cielo,

A mi mama Ana Elia, a mis hermanos Jos Rodrigo,

Pablo Emilio, Juan Carlos y Hctor Mario tambin a

Maria Eugenia, Juan Pablo y Manuel Fernando por

su constante apoyo y animo, para concluir

felizmente otra etapa de mi vida.


A mis Padres Maria Margarita y Luis Alberto,

a mi hermano Jorge Alberto y a toda mi familia

por su gran apoyo y constancia en toda mi carrera.

Y por ultimo a mi amigo Alexander Molina.



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CONTENIDO

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1. PRESENTACIN

2. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIN

3. OBJETIVOS

3.1 GENERALES

3.2 ESPECFICOS

4. CONFIABILIDAD EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIN

DE ENERGIA

4.1 INDICES DE ADECUACION

4.1.1 ndice de frecuencia de interrupcin media del

Sistema

4.1.2 ndice de duracin de interrupcin media del

sistema

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3

3

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4.1.3 ndice de frecuencia de interrupcin media de

los usuarios

4.1.4 ndice de duracin de interrupcin media de los

usuarios

4.1.5 Indicador de Duracin Equivalente de las

Interrupciones del Servicio (DES).

4.1.6 Indicador de Frecuencia Equivalente de las

Interrupciones del Servicio. (FES).

4.2 TECNICAS DE EVALUACIN

4.2.1 Bloques de frecuencia y duracin

4.2.2 Simulacin de Montecarlo

5 METODOLOGA DEL ESTUDIO

5.1 MODELAMIENTO DE LA RED

5.2 MODELAMIENTO DE LOS COMPONENTES DE LA RED

5.3 CODIFICACION DE ELEMENTOS

5.4 PROCEDIMIENTO DE SIMULACIN

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6. EJEMPLO Y RESULTADOS

6.1 CIRCUITO PRIMARIO DE PRUEBA

6.2 DATOS DE LOS COMPONENTES

6.3 DATOS DEL ALIMENTADOR

6.4 SISTEMA IMPLEMENTADO

6.5 PROCEDIMIENTO

6.6 TIEMPO OPTIMO ESTIMADO FDE SIMULACIN

6.7 ANALISIS DE RESULTADOS

6.7.1 FRECUENCIA DE FALLAS EN LOS PUNTOS DE

CARGA

6.7.2 TIEMPOS MEDIOS DE REPARACIN EN LOS

PUNTOS DECARGA

7. RECOMENDACIONES A LA EMPRESA DE ENERGIA DE

PEREIRA

8. CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFA

ANEXOS

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28

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30

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LISTA DE FIGURAS

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CAPTULO 5

Modelamiento de la Red.

Modelo de Dos para los Componentes de la Red.

Modelamiento del Alimentador.

CAPTULO 6

Circuito Primario de Prueba.

6.2 Modelamiento circuito 9 de Cuba.

6.3 Tiempo Optimo de Simulacin.

6.4 Frecuencia de Fallas Promedio de Cada Punto de Carga.

6.5 Zonas del Alimentador.

6.6 Frecuencia de fallas Promedio por Zona.

6.7 Frecuencia de Fallas Promedio del Alimentador.

Duracin de las Fallas Promedio en Cada Punto de Carga.

Duracin de las Fallas Promedio del Alimentador

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LISTA DE TABLAS

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CAPTULO 5

5.1 Distribuciones de Probabilidad.

5.2 Distribuciones para Tasa de Falla y Reparacin.

CAPTULO 6

6.1 Datos de los Componentes.

6.2 Datos del Alimentador.

6.3 Variacin Porcentual entre Aos de Simulacin.

6.4 Puntos de Carga de cada Zona.

6.5 Parmetros de las zonas del alimentador.

6.6 Ajuste de Distribucin de las Zonas del alimentador

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1. PRESENTACIN

En este proyecto se realiza el estudio de confiabilidad del sistema de

distribucin de energa elctrica que sirve a la ciudad de Pereira y quees operado por la Empresa de Energa de Pereira (EEP) .

La valoracin de confiabilidad se realiza mediante ndices de

adecuacin en los puntos de carga de los alimentadores primarios

utilizando la tcnica de simulacin de Montecarlo secuencial, la cual

permite utilizar modelos probabilsticas para falla y reparacin con

cualquier continua, para los componentes del sistema.

Como aportes de este trabajo se obtienen:

1. Se elabor un software que realiza la simulacin de Montecarlo

utilizando la base de datos de los elementos constitutivos del

sistema de distribucin.

2. Para los puntos de carga se analizan las distribuciones deprobabilidad de la frecuencia de falla y el tiempo de reparacin

que son los ndices bsicos con los cuales se calculan los dems

ndices de confiabilidad.

Este trabajo es parte del proyecto de investigacin Estudio de

Confiabilidad del Sistema Elctrico Regional, auspiciado por el Centro

de Investigaciones de la Universidad Tecnolgica de Pereira y dirigido

por el Grupo de Investigacin en Planeamiento de Sistemas de

Potencia.


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2. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIN

La confiabilidad en los sistemas de distribucin de energa es

un rea de intensa investigacin a nivel nacional e

internacional debido a:

1. Lo sensible que es la sociedad ante las interrupciones en

el servicio de suministro de energa elctrica debido a la

alta dependencia que se tiene de ste servicio para todas

las actividades de la vida diaria.

2. Las fallas aleatorias en los componentes del sistema nopueden evitarse.

3. La mayor parte de las fallas de los sistemas de potencia

ocurren en el sistema de distribucin (aproximadamente

el 90

%).

4. La regulacin Colombiana (Resolucin CREG- 070 de 1998), fija

normas que se deben cumplir por parte de las empresas

distribuidoras de energa en cuanto la frecuencia y duracin de

las fallas en los alimentadores primarios (indicadores FES Y

DES).

En el caso de la ciudad de Pereira, no se han realizado estudios de

este tipo. En la Universidad los estudios realizados en esta temticahan sido pocos, por lo cual se plante este proyecto que pretende

cubrir estas necesidades y establecer un puente entre la academia y

el sector elctrico colombiano


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3. OBJETIVOS

3.1 GENERALES

Realizar un estudio de Confiabilidad del sistema de distribucin de

Pereira, utilizando el mtodo probabilstico de Simulacin de

Montecarlo, para determinar ndices de confiabilidad.

3.2 ESPECFICOS

3.2.1. Modelar los alimentadores primarios que conforman el sistemade distribucin de la ciudad de Pereira para anlisis de

confiabilidad.

3.2.2. Valorar la confiabilidad de los puntos de carga mediante

ndices de adecuacin utilizando el mtodo de simulacin de

Montecarlo secuencial.


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4.CONFIABILIDAD EN SISTEMAS DE DISTRIBUCIN DE

ENERGIA

4.1INDICES DE ADECUACION

La confiabilidad de un sistema de distribucin de energa elctrica se

valora por medio de ndices de adecuacin en los puntos de carga.

Los ndices de adecuacin en los puntos de carga se pueden acumular

para obtener los ndices a nivel de alimentador primario, subestacin

de distribucin o sistema total.

A nivel internacional existen ndices ampliamente difundidos los

cuales se pueden consultar en la referencia [1].

En Colombia, la resolucin CREG 070 de 1998 fija las normas sobre la

calidad de la prestacin del servicio de energa, donde se adoptan

indicadores de calidad (DES y FES).

En el presente proyecto se utilizan los siguientes:

4.1.1 ndice de frecuencia de interrupcin media del sistema

(System Average Interruption Frecuency Index)

NUMERO DE INTERRRUPCIONES A LOS USUARIOSSAIFI

NUMERO TOTAL DE USUARIOS ATENDIDOS= (4.1)

i i

i

NSAIFI= ;

N (4.2)

dondei es la tasa de fallas del punto de carga i


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i

N es el numero de usuarios del punto de carga i

4.1.2 ndice de duracin de interrupcin media del sistema

(System Average Interrupcin Duration Index)

SUMA DE LAS DURACIONES DE LAS INTERRRUPCIONESSAIDI =

NUMERO TOTAL DE USUARIOS ATENDIDOS

(4.3)

i i

i

UNSAIDI=

N (4.4)

donde iU es el tiempo de interrupcin anual del punto de carga i

iN es el numero de usuarios del punto de carga i

4.1.3 ndice de frecuencia de interrupcin media de los

usuarios (Customer Average Interruption Frecuency

Index)

NUMERO DE INTERRRUPCIONES A LOS USUARIOSCAIFI =

NUMERO TOTAL DE USUARIOS AFECTADOS (4.5)

( )

i i

i

NCAIFI=

Usuarios Afectados (4.6)

donde i es la tasa de fallas del punto de carga i



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4.1.4 ndice de duracin de interrupcin media de los usuarios

(Customer Average Interruption Duration Index)

SUMA DE LAS DURACIONES DE LAS INTERRRUPCIONESCAIDI =NUMERO TOTAL DE USUARIOS AFECTADOS

(4.7)

i i

i i

UNCAIDI=

N (4.8)

donde iU es el tiempo de interrupcin anual del punto decarga i

ies la tasa de fallas del punto de carga i


4.1.5 Indicador de Duracin Equivalente de las Interrupciones

del Servicio (DES).

(4.9)

DESc: Sumatoria del tiempo en horas de las interrupciones del

servicio en un circuito, acumuladas mes a mes durante el

tiempo transcurrido en cada trimestre.

i: Interrupcin isima.

t(i): Tiempo en horas de la interrupcin isima.

N T I

Ci = 1

D E S = t ( i )


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NTI: Nmero total de interrupciones que ocurrieron en el circuito,

acumuladas mes a mes durante el tiempo transcurrido en cada

trimestre.

4.1.6 Indicador de Frecuencia Equivalente de las Interrupciones

del Servicio. (FES).

(4.10)

FESc: Sumatoria del nmero de veces que el servicio es interrumpido

en un circuito, acumuladas mes a mes durante el tiempo

transcurrido en cada trimestre.

Los indicadores DES y FES se calculan a nivel de subestacin esto se

debe a que solo existe un equipo de medida localizado en la

subestacin el cual mide solamente las fallas que se presentan en el

tramo principal hasta el primer seccionamiento.

4.2 TECNICAS DE EVALUACIN

Los ndices de confiabilidad del sistema de distribucin tal como estn

definidos sirven para valorar la adecuacin del sistema de acuerdo a

su comportamiento pasado. Sin embargo, en el planeamiento de

sistemas de distribucin es de inters predecir los ndices futuros del

sistema.

Para la prediccin, las tcnicas de evaluacin ms utilizadas son:

CF E S = N T I


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4.2.1 Bloques de Frecuencia y Duracin

El modelamiento en bloques de frecuencia cada componente se

representa como un bloque reparable descrito por una frecuencia de

fallas constante y un tiempo medio para reparacin constante. El

sistema se representa por una red donde los bloques que representan

a cada componente estn conectados en serie y paralelo. El utilizar

una tasa de fallas y reparacin constante implica asumir que las

distribuciones de probabilidad de los tiempos para falla y reparacin

sea exponencial. Este mtodo solo se puede utilizar si las

indisponibilidades individuales de los componentes son pequeas (

confiabilidad distribucion

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