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LOS PROCEDIMIENTOS – Recopilación No Oficial

Los Procedimientos P.T. 9: PARTICIPACIÓN DE GENERADORES EN EL SERVICIO DE REGULACIÓN DE FRECUENCIA DEL MEM Indice P.T. 9: PARTICIPACIÓN DE GENERADORES EN EL SERVICIO DE REGULACIÓN DE FRECUENCIA DEL MEM ........................................................................ ...................................................................................................................................3 ...........................................................3 1. OBJETIVO. ......................................................................... .................................................................................................................................................3 ........................................................................3 2. INTRODUCCIÓN ............................................................................ .......................................................................................................................................3 ...........................................................3 3. ABREVIATURAS:............................................................................ ABREVIATURAS:.......................................................................................................................................3 ...........................................................3 4. INFORMACIÓN SOLICITADA SOBRE SISTEMAS DE REGULACIÓN DE VELOCIDAD, POTENCIA Y FRECUENCIA................................................................. FRECUENCIA ................................................................................................................4 ...............................................4 4.1. INFORMACIÓN REQUERIDA .......................................................................... ............................................................................................................4 ..................................4 4.2. REQUISITOS GENERALES:..............................................................................................................5 4.2.1. REQUISITOS DE RANGOS DE FRECUENCIA ADMISIBLES DE OPERACIÓN DE GENERADORES....................................................................................................................5 4.2.2. REQUISITOS PARA PARTICIPAR EN LA RPF DEL SADI ........................................................5 4.2.3. REQUISITOS PARA PARTICIPAR EN LA RSF DEL S.A.D.I. ....................................................5 4.2.3.1. REQUISITOS MÍNIMOS MÍNIMOS ..................................................................... .......................................................................................................7 ..................................7 4.3. REQUISITOS REQUISITOS PARTICULARES PARTICULARES ....................................................................... .........................................................................................................8 ..................................8 4.3.1. BORNERA NORMALIZADA ...................................................................... ........................................................................................................8 ..................................8 4.3.2. INFORMACIÓN ADICIONAL ..................................................................... .......................................................................................................8 ..................................8 4.3.3. ENSAYOS DE SUPERVISIÓN SUPERVISIÓN .................................................................. ....................................................................................................9 ..................................9 5. INSTRUMENTAL REQUERIDO EN EL PRESENTE PROCEDIMIENTO TÉCNICO................................9 5.1. OBJETIVO...........................................................................................................................................9 OBJETIVO...........................................................................................................................................9 5.2. INSTRUMENTAL PARA PARA RSF ........................................................................... .............................................................................................................9 ..................................9 5.3. RECOMENDACIONES........................................................................ RECOMENDACIONES .....................................................................................................................10 .............................................10 6. SISTEMA DE SUPERVISIÓN..................................................................................................................10 6.1. SISTEMA DE SUPERVISIÓN DE RPF.............................................................................................10 7. PROCEDIMIENTO OPERATIVO PARA LA REGULACIÓN DE FRECUENCIA.....................................10 7.1. CONDICIONES DE OPERACIÓN ................................................................... ....................................................................................................10 .................................10 7.1.1. OPERACIÓN EN CONDICIONES NORMALES........................................................................10 7.1.2. OPERACIÓN EN EN CONDICIONES ANORMALES .....................................................................11 7.1.3. OPERACIÓN EN SISTEMAS AISLADOS .......................................................................... .................................................................................11 .......11 7.2. REGULACIÓN DE FRECUENCIA EN CONDICIONES NORMALES ..............................................11 7.2.1. REGULACIÓN PRIMARIA DE FRECUENCIA (RPF)................................................................11 7.2.1.1. OPERACIÓN DE LA RPF .................................................................. ...................................................................................................11 .................................11 7.2.1.2. VALORES DE AJUSTE ..................................................................... ......................................................................................................11 .................................11 7.2.1.3. DESPACHO DE LA CAPACIDAD CAPACIDAD REGULANTE: ..............................................................11 7.2.2. REGULACIÓN SECUNDARIA SECUNDARIA DE FRECUENCIA (RSF) .........................................................11 7.2.2.1. OPERACIÓN DE LA RSF .................................................................. ...................................................................................................12 .................................12 7.2.2.2. VALORES: VALORES: ................................................................ ..........................................................................................................................12 ..........................................................12 7.2.3. REGULACIÓN TERCIARIA DE FRECUENCIA (RTF)..............................................................12 7.3. REGULACIÓN DE FRECUENCIA EN CONDICIONES ANORMALES............................................13 7.3.1. VARIACIÓN PRONUNCIADA E IMPREVISTA DE LA DEMANDA...........................................13 7.3.2. DESCONEXIÓN DE CARGA O GENERACIÓN.................................................... GENERACIÓN........................................................................13 ....................13 LOS PROCEDIMIENTOS - P.T. 9:PARTICIPACIÓN DE GENERADORES EN EL SERVICIO DE REGULACIÓN DE FRECUENCIA DEL MEM Versión: 07-mar-2014

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7.4. REGULACIÓN DE FRECUENCIA EN ESTADOS ESTADOS DE EMERGENCIA............................................ EMERGENCIA............................................ 13 7.4.1. SEPARACIÓN SEPARACIÓN DEL SISTEMA SISTEMA EN SUBSISTEMAS ................................................................. 13 7.4.2. EMERGENCIA ENERGÉTICA Y/O Y/O DÉFICIT DE POTENCIA.................................................. POTENCIA .................................................. 13 8. INTERCONEXIONES INTERCONEXIONES INTERNACIONALES........................................................................................... INTERNACIONALES........................................................................................... 15 9. ANEXO I – GUÍA DE ENSAYOS TIEMPO DE ESTABLECIMIENTO MÁXIMO ESTIPULADO PARA EL LAZO DE REGULACIÓN DE VELOCIDAD VELOCIDAD....................................................................... ....................................................................... 15 9.1. INTRODUCCIÓN............................................................................................ INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................. .................................. 15 9.2. OBJETO DEL REQUERIMIENTO.................................................................................................... REQUERIMIENTO.................................................................................................... 15 9.3. DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE ESTABLECIMIENTO CON GRUPO INTERCONECTADO (T I EST) ..................................................................... ....................................................................................................... .................................. 15 9.4. DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE ESTABLECIMIENTO CON MÁQUINA AISLADA. ............... 16 9.4.1. CASO DE EJEMPLO .................................................................. ................................................................................................................ .............................................. 17 9.4.2. EFECTO DE LA BANDA MUERTA........................................................................................... 17 9.4.3. CONCLUSIONES................................................................................................. CONCLUSIONES...................................................................................................................... ..................... 17 9.5. DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE LANZAMIENTO.................................................................... 19 9.5.1. MÉTODO BASE .......................................................................... ........................................................................................................................ .............................................. 19 9.5.2. PROCEDIMIENTO PROCEDIMIENTO DE ENSAYO......................................................................... ENSAYO .............................................................................................. ..................... 20 9.5.3. MÉTODO ALTERNATIVO....................................................................... ALTERNATIVO......................................................................................................... .................................. 20 9.6. DETERMINACIÓN DEL ESTATISMO ESTATISMO PERMANENTE Y LA BANDA MUERTA............................. 21 9.6.1. INTRODUCCIÓN............................................................ INTRODUCCIÓN....................................................................................................................... ........................................................... 21 9.6.2. ESTATISMO PERMANENTE.................................................................. PERMANENTE.................................................................................................... .................................. 21 9.6.2.1. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO DE MEDICIÓN DE ESTATISMO GLOBAL .................. 21 9.7. BANDA MUERTA .................................................................. ............................................................................................................................. ........................................................... 22 9.8. MÉTODO DE DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS............................................................ 24 10. ANEXO ANEXO II - DESCRIPCIÓN DE LA BORNERA NORMALIZADA ........................................................ 24 10.1. BORNERA BORNERA NORMALIZADA:.......................................................................................................... 24 10.2. MAGNITUDES.............................................................................................. MAGNITUDES................................................................................................................................ .................................. 24 10.3. CONDICIONES ................................................................... .............................................................................................................................. ........................................................... 24

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P.T. 9: PARTICIPACIÓN DE GENERADORES EN EL SERVICIO DE REGULACIÓN DE FRECUENCIA DEL MEM 1. OBJETIVO. El presente Procedimiento Técnico fija los requisitos que deben cumplir los grupos generadores que participen de la Regulación Primaria y/o Secundaria de Frecuencia, de acuerdo a lo indicado en Anexo Nº 23 de los "Procedimientos para la Programación de la Operación, el Despacho de Cargas y el Cálculo de Precios" Especifica las características y el desempeño de aquellos componentes de los sistemas de regulación de velocidad, y de todo automatismo o sistema que actúe significativamente en la Regulación de Frecuencia o esté relacionado con ella, como así también de los sistemas instalados o a instalar en centros de control y que intervengan en la misma.

2. INTRODUCCIÓN La producción de energía en un sistema eléctrico de potencia debe responder a exigencias que hacen a la seguridad, calidad y economía de su suministro. El nivel de calidad está dado, entre otros parámetros, por la constancia de las magnitudes de tensión y de frecuencia. Además, la constancia de la frecuencia en Sistemas Interconectados, contribuye a lograr el funcionamiento estable de los mismos y facilita su control. Se indican en este Procedimiento Técnico los criterios generales de la operación y los requerimientos básicos que deben cumplir los sistemas de regulación de velocidad, potencia y frecuencia de los grupos generadores, atendiendo a la necesidad de lograr una respuesta adecuada de los mismos durante las variaciones habituales de carga en la red y ante contingencias, posibilitando un adecuado control de frecuencia en el Sistema Interconectado, y una distribución equilibrada de la potencia regulante entre los grupos generadores participantes en la regulación de frecuencia del SADI Estas obligaciones no se contraponen con las especificaciones habituales de funcionamiento y control propio de las centrales.

3. ABREVIATURAS: SADI: Sistema Argentino de Interconexión OED: Organismo Encargado del Despacho RF: Regulación de Frecuencia RPF: Regulación Primaria de Frecuencia RSF: Regulación Secundaria de Frecuencia RTF: Regulación Terciaria de Frecuencia RAV: Regulador Automático de Velocidad COC: Centro de Control de Operaciones del SADI COG: Centros de Control de Operaciones de los Generadores COT: Centros de Control de Operaciones del Sistema de Transporte en Alta Tensión COTDT: Centros de Control de Operaciones de los Sistemas de Transporte por Distribución Troncal COD: Centros de Control de Operaciones de los Distribuidores CCA: Centros de Control de Área FR: Frecuencia de Referencia RR: Reserva Rotante para Regulación LAI: Límite Ajuste Inferior LOS PROCEDIMIENTOS - P.T. 9:PARTICIPACIÓN DE GENERADORES EN EL SERVICIO DE REGULACIÓN DE FRECUENCIA DEL MEM Versión: 07-mar-2014

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LAS: Límite Ajuste Superior LI: Límite Inferior LS: Límite Superior OS: Orden de Servicio PN: Potencia Nominal

4. INFORMACIÓN SOLICITADA SOBRE SISTEMAS VELOCIDAD, POTENCIA Y FRECUENCIA

DE

REGULACIÓN

DE

A solicitud del OED, el Generador deberá poner a disposición todos los planos, diagramas funcionales, memorias descriptivas, memorias de cálculo, protocolos de ensayo, catálogos de fabricantes y toda otra documentación técnica que permita verificar el desempeño de los sistemas de control de velocidad, potencia y frecuencia. El Generador debe cumplir con los requisitos sobre el funcionamiento de los sistemas de control propios de las unidades generadoras. En particular los requerimientos técnicos se refieren al regulador primario de velocidad o de frecuencia; sistemas de control conjunto o de generación; componentes de las centrales que interactúan con los mecanismos de regulación de potencia y frecuencia (turbinas, calderas, etc.) así como automatismos y protecciones asociados a los mismos.

4.1. INFORMACIÓN REQUERIDA La información suministrada debe poseer una consistencia tal que permita reproducir mediante programas de simulación dinámica, los transitorios experimentados por las principales variables de estado del sistema de control, como ser: posiciones de válvulas y potencia mecánica ante ensayos de rechazo de carga (por ejemplo al 100% y 60% de la potencia nominal), y/o ensayos de tomas de carga al variar en forma de escalón o de rampa las consignas de potencia y frecuencia. En particular para cada grupo generador se debe adicionar al diagrama de bloques del lazo de regulación de velocidad una planilla destacando los siguientes datos: •

Identificación (número de máquina, potencia nominal y efectiva).

•

Características del regulador (marca, control PI o PID, hidráulico, electrohidráulico, etc.).

•

Banda muerta (rango de ajuste, calibración actual).

•

Estatismo permanente (rango de ajuste, valor actual).

•

Compensaciones dinámicas ( amortiguamientos) •

Hidráulicas: Estatismo transitorio (rango de ajuste, calibración actual) Constante de Tiempo del Estatismo Transitorio ó Constantes proporcional, integral y derivativa del compensador directo (KP, KI y KD) • Térmicas: En caso de poseer compensaciones dinámicas, función transferencia con todos los parámetros. • Variador de velocidad/consignador (tipo: potenciómetro motorizado, consignador estático, etc.) •

Gradiente de toma de carga (MW/minuto)

•

Tiempo de lanzamiento (de acuerdo a ensayo).

•

Tiempo de establecimiento (tiempo necesario para ingresar en la banda de +10% del valor final deseado).

•

Características de la turbina


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Hidráulica: parámetro Tw ensayado; Térmica: modelo simplificado indicando constante de tiempo de la etapa de Alta Presión, del recalentador y porcentajes de potencia producida en cada etapa. • Modelo simplificado de la caldera incluyendo constante de tiempo de acumulación de vapor, parámetros asociados, modelo del regulador de presión con sus correspondientes ajustes. •

Características del limitador de carga.

•

Estados de operación restringidos ( entrada/salida de quemadores, apertura de válvulas parcializadoras, resonancias, etc.)

•

Diagramas funcionales del lazo de regulación de velocidad con sus respectivos parámetros (ganancias y constantes de tiempo con sus rangos de ajuste y valor actual; características de válvulas, límites, banda muerta, etc. ).

•

En el caso de que la central posea un sistema de CONTROL CONJUNTO AUTOMÁTICO de GENERACIÓN y/o REGULACIÓN SECUNDARIA de FRECUENCIA se debe proveer su diagrama funcional con los parámetros correspondientes, indicando el rango de ajuste de aquellos calibrables.

•

Los resultados de los ensayos del lazo de control automático de velocidad del grupo, realizados a los efectos de identificar con precisión la respuesta dinámica de este sistema de control incluyendo automatismos asociados como el cierre rápido de válvulas (FAST VALVING).

NOTA: En base a esta información, el OED conformará una base de datos que utilizará para el despacho de la capacidad regulante del MEM. El Anexo I del presente Procedimiento Técnico contiene una guía de los ensayos requeridos para cumplimentar los requisitos exigidos.

4.2. REQUISITOS GENERALES: 4.2.1. REQUISITOS DE RANGOS DE FRECUENCIA ADMISIBLES DE OPERACIÓN DE GENERADORES •

Rangos de frecuencia admisibles de operación del grupo :

•

Sin la actuación de relés instantáneos de desconexión propios del mismo entre 47,5 Hz y 52 Hz

•

Para un período mínimo de 10 seg. entre 47,5 y 48 Hz, y entre 51,5 y 52 Hz

•

Para un período mínimo de 20 seg. entre 48 y 49 Hz., y entre 51 y

•

Sin límite de tiempo entre 49 y 51 Hz

51,5 Hz

4.2.2. REQUISITOS PARA PARTICIPAR EN LA RPF DEL SADI •

Estatismo permanente ajustado entre el 4 y 7%.

•

Banda muerta inferior al 0,1% (+/-0,025 Hz).

•

Tiempo de establecimiento (necesario para ingresar en la banda del +/-10% del valor final) del lazo de regulación de velocidad del orden de 30 segundos como máximo para máquinas térmicas y 60 segundos para máquinas hidráulicas. De ser mayores a estos valores quedará a criterio del OED su aceptación y la aplicación de eventuales condicionamientos para su inclusión en el despacho de RPF.

Adicionalmente el generador debe determinar el tiempo de establecimiento mínimo posible sin que el mismo afecte a la estabilidad del sistema ni produzca deterioro permanente en sus propias instalaciones. El OED podrá disponer los ajustes de los reguladores dentro de los rangos admisibles, en función de estudios previos y a los efectos de asegurar la estabilidad del sistema. •

Operar en Regulación Primaria de Frecuencia, sin ningún tipo de limitación, por lo menos dentro de la banda de la frecuencia de referencia en operación normal (habitualmente 50 Hz), +/- 0,2 Hz.

4.2.3. REQUISITOS PARA PARTICIPAR EN LA RSF DEL S.A.D.I. Un grupo de centrales, pertenecientes a uno o más Generadores que estén habilitadas para RSF, podrán participar en forma conjunta en dicha regulación si cuentan con un Control Conjunto Automático de Generación (CCAG) habilitado. LOS PROCEDIMIENTOS - P.T. 9:PARTICIPACIÓN DE GENERADORES EN EL SERVICIO DE REGULACIÓN DE FRECUENCIA DEL MEM Versión: 07-mar-2014

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En el caso de una central, hasta tanto el COG y el grupo de unidades generadoras designados dispongan del equipamiento necesario para realizar la RSF en forma centralizada automática, o a través de un Control Conjunto Automático de Generación (CCAG) y/o Regulación Secundaria, la Regulación Secundaria se realizará en forma centralizada y manual de acuerdo a las pautas siguientes: I) El operador que efectúa la RSF deberá disponer de un registrador de frecuencia, de lectura directa y que en el mismo se hallen señalados los niveles de los Límites de Ajuste Inferior (LAI) y Límite de Ajuste Superior (LAS), límites máximos en los cuales debe comenzar a actuar, y los niveles de Límite Inferior (LI) y Límite Superior (LS) que conforman la banda de variación de la Frecuencia. Esta banda no se debe superar en condiciones normales. II) El operador que efectúa la RSF deberá disponer de un indicador o registrador en el que se visualice el valor total de la potencia generada y la disponible del grupo de unidades generadoras bajo su control y deberá estar informado de todos los eventos que pudieran ocurrir en los equipos que él comanda y que le limiten la posibilidad de cumplir eficazmente su cometido.

Límites para la Regulación Secundaria de Frecuencia.

Evolución de la frecuencia y de las potencias, poniendo en evidencia la actuación de la regulación primaria y de la regulación secundaria ante una perturbación de tipo escalón.


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Es condición necesaria para poder realizar la RSF que la/s centra/les cumpla/n con todos los requisitos exigidos para aquellas habilitadas para participar en la RPF, debiendo además cumplir con los siguientes requisitos mínimos: 4.2.3.1. REQUISITOS MÍNIMOS El esquema de control mínimo de regulación secundaria debe consistir en un regulador secundario de frecuencia, cuya salida actúe en forma conjunta sobre la consigna de potencia de las unidades de la/s central/es, como se indica en la siguiente figura:

ESQUEMA DE CONTROL DE REGULACIÓN SECUNDARIA. Eventualmente, de participar unidades de distintas centrales, todas ellas deben estar comandadas por un único regulador secundario o CCAG. Si el conjunto de máquinas actuantes bajo la misma señal de consigna está integrado por equipos y controles asociados de diferentes características, tendrán que presentar un estudio que muestre que el regulador secundario está correctamente ajustado.

ESQUEMA GENERAL DE CONTROL DE FRECUENCIA 4.2.3.1.1. REGULADOR SECUNDARIO •

Algoritmo


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Debe contar con acción integral. Preferentemente acción proporcional más integral y debe estar ajustado de forma tal que la RSF resulte más lenta en comparación con la RPF. La RSF debe realizarse con un gradiente de carga máximo tal que permita actuar eficazmente a las máquinas hidráulicas que participan en la RPF. Banda muerta de frecuencia La banda muerta de frecuencia, anterior a la acción integral, debe ser como máximo igual a + 0.05 Hz. Preferentemente no debe tener banda muerta. •

•

Diagrama de bloques

Debe suministrar el diagrama de bloques del regulador secundario. Eventualmente, de participar unidades de distintas centrales y/o máquinas de diferentes características, deberá proveerse el enlace de la señal de mando conjunto entre el regulador secundario y todas las unidades que participan en la RSF y el diagrama de bloques completo, es decir, que incluya el regulador secundario y los reguladores primarios. Se deberá incluir cualquier limitador de toma de carga que se incorpore a efectos de repartir equitativamente el esfuerzo de regulación entre las distintas máquinas que participan de la RSF. 4.2.3.1.2. BANDA DE REGULACIÓN SECUNDARIA La banda de regulación para RSF está dada por la diferencia entre la máxima y mínima potencia que el regulador secundario es capaz de comandar en forma automática por acción conjunta sobre las unidades en RSF. Para una central (o conjunto de ellas) el valor máximo que puede tomar esta banda, es la diferencia entre la suma de las potencias máximas operables y la suma de los mínimos técnicos de las unidades comandadas en forma conjunta por la RSF. 4.2.3.1.3. GRADIENTE DE TOMA DE CARGA Por acción conjunta de las unidades en RSF, debe poder recorrerse el total de la banda de RSF con un gradiente mínimo de 30 MW/min. Debe presentar el ensayo de gradiente de toma de carga con los rangos asociados Adicionalmente el generador debe informar: •

Gradiente de toma de carga en MW por minuto.

•

Mínimo técnico de cada grupo.

•

Tiempo de entrada en servicio.

Aquellas máquinas que no posean sistema de control conjunto de generación, deben prever la incorporación de los dispositivos necesarios para comandar la toma de carga en forma automática desde un sistema de control conjunto o de generación.

4.3. REQUISITOS PARTICULARES 4.3.1. BORNERA NORMALIZADA Para todos aquellos generadores de potencia superior a 25 MVA, deben poder registrarse con precisión, sin afectar el funcionamiento del grupo en servicio y protegiendo los equipos de adquisición, las principales variables del sistema de regulación de velocidad, potencia y frecuencia. Se sugiere la instalación de una BORNERA NORMALIZADA DE MEDICIÓN con los puntos mínimos especificados en el Anexo II 4.3.2. INFORMACIÓN ADICIONAL Para aquellos grupos generadores cuya potencia nominal supere los 100 MVA se requiere la siguiente información adicional: •

Límites de velocidad de toma de carga.

•

Esquema de control turbina seguidora.


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•

Característica, modelos y parámetros del sistema de reducción rápida de carga y/o sistema cierre rápido de válvulas (FAST-VALVING)

•

Todo aquel parámetro y/o función que el OED solicite conocer a efectos de la realización de estudios para la evaluación de la seguridad y calidad del servicio del SADI

4.3.3. ENSAYOS DE SUPERVISIÓN A solicitud del OED el/los Generador/res deberá/an realizar ensayos de lazos de control automático de velocidad de los grupos y lazo de RSF, en forma coordinada con este Organismo, a los efectos de identificar con precisión la respuesta dinámica de estos sistemas de control incluyendo automatismos asociados. Es condición necesaria para participar en la RPF y RSF que en los ensayos se verifiquen los requisitos mínimos establecidos en los puntos 4.1 y 4.2. del presente Procedimiento Técnico. Los ensayos para medición de: estatismo permanente, banda muerta, tiempo de establecimiento máximo y tiempo de lanzamiento se deben realizar tomando como guía lo indicado en el Anexo I y con la siguiente periodicidad: •

tiempo de lanzamiento: una sola vez

•

banda muerta: en cada parada por mantenimiento anual

•

estatismo y tiempo de establecimiento: después de cada mantenimiento del sistema de control de velocidad

5. INSTRUMENTAL REQUERIDO EN EL PRESENTE PROCEDIMIENTO TÉCNICO. 5.1. OBJETIVO Estas especificaciones tienen el fin de normalizar el instrumental requerido, de modo que las mediciones y registros efectuados sean comparables.

5.2. INSTRUMENTAL PARA RSF Los COG deben contar con el siguiente equipamiento : •

Registrador X-t:

Se requiere un instrumento apto para el registro de frecuencia de red, es decir que mida la señal de frecuencia y la registre en tiempo real mostrando un período móvil mínimo de 12 minutos de tal forma que el operador del COG pueda visualizar permanentemente la tendencia de la frecuencia.

DIFERENCIA ENTRE EL VALOR INSTANTÁNEO Y LA TENDENCIA DE LA FRECUENCIA. Medición de Factor de Eficiencia Horario Los COG deben contar en su Centro de Control con el equipamiento de medición necesario para la determinación de este factor. Para determinar el factor de eficiencia horario de la RSF el COG debe seguir el siguiente procedimiento. LOS PROCEDIMIENTOS - P.T. 9:PARTICIPACIÓN DE GENERADORES EN EL SERVICIO DE REGULACIÓN DE FRECUENCIA DEL MEM Versión: 07-mar-2014

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a) Adquirir la señal de frecuencia con un período máximo de 10 segundos y un error máximo de ± 0.002 Hz. b) Filtrar la desviación de la frecuencia con un filtro pasabajos de promedio móvil de 6 minutos. c) Realizar el promedio horario de los valores absolutos de las desviaciones filtradas de la frecuencia (DfF h ) con respecto a la frecuencia de consigna. d) Calcular el factor de eficiencia para una hora "h" con la siguiente fórmula. FERSHh = 1 − DfD h / Dfmxa dónde: •

DfF h = desviación filtrada horaria de la frecuencia

• Dfmxa = desviación de frecuencia que agota la reserva para RPF, y que es establecida en la

Programación Estacional.

Los valores de frecuencia y FERSHh se deben mantener registrados por un período mínimo de 35 días. Es recomendable que el operador pueda visualizar en tiempo real los valores de FERSHh . • Reloj

Todos los COG deberán contar con un reloj patrón y un reloj comparador (entre la hora patrón y la hora sincrónica) a los efectos de poder ejecutar la RTF.

5.3. RECOMENDACIONES Todo COG debería contar con un frecuencímetro digital, cuyas características sean las siguientes: a) Rango de medición: 47 a 53 Hz como mínimo. b) Resolución de lectura: 0.01 Hz c) Actualización de lectura: entre 0.25 y 1 seg. d) Exactitud: mayor que 0.01 Hz e) Visualización: 4 dígitos

6. SISTEMA DE SUPERVISIÓN 6.1. SISTEMA DE SUPERVISIÓN DE RPF El OED realizará la supervisión del aporte de los generadores a la RPF, inicialmente mediante las mediciones de tiempo real disponibles. De considerarlo necesario, el OED podrá instalar registradores y/o el equipamiento de medición que se requiera para verificar su respuesta, con cargo al respectivo Generador.

7. PROCEDIMIENTO OPERATIVO PARA LA REGULACIÓN DE FRECUENCIA Todo Generador que quiera aportar con sus máquinas a la Regulación Primaria de Frecuencia y/o Secundaria, deberá estar habilitado de acuerdo a lo requerido en el presente Procedimiento Técnico según lo descripto en el Anexo 23 de LOS PROCEDIMIENTOS.

7.1. CONDICIONES DE OPERACIÓN 7.1.1. OPERACIÓN EN CONDICIONES NORMALES La Frecuencia de Referencia coincidirá con la nominal (50,00 Hz) salvo circunstancias especiales en que el COC ordene un valor distinto. Los límites de operación dentro de los cuales deberá mantenerse la Frecuencia serán de ± 0,2 Hz alrededor de la Frecuencia de Referencia.


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7.1.2. OPERACIÓN EN CONDICIONES ANORMALES Durante situaciones anormales, el COC podrá ordenar valores distintos de la Frecuencia de Referencia. Una vez desaparecida la anormalidad el COC ordenará el retorno inmediato a los valores normales. 7.1.3. OPERACIÓN EN SISTEMAS AISLADOS En el caso de que algún área quedara aislada del SADI, el COC determinará la Frecuencia de Referencia para la misma de acuerdo con las pautas emanadas del presente Procedimiento Técnico y supervisará su cumplimiento a través del CCA respectivo, hasta tanto se disponga el reingreso del área al SADI. Por razones de seguridad del servicio eléctrico, en cada subsistema que resulte aislado se debe asignar la Regulación Secundaria de Frecuencia a una central o grupo de centrales del área respectiva, la cual se despachará con la reserva rotante mínima necesaria para tal fín.

7.2. REGULACIÓN DE FRECUENCIA EN CONDICIONES NORMALES 7.2.1. REGULACIÓN PRIMARIA DE FRECUENCIA (RPF) 7.2.1.1. OPERACIÓN DE LA RPF a) La Regulación Primaria de Frecuencia (RPF) se operará en forma automática y participarán en ella las unidades generadoras habilitadas para RPF del SADI. b) Será obligación de los COG comunicar al COC cuando alguna unidad generadora no opere, o deje de hacerlo con las condiciones del punto anterior, informando las causas de dicha limitación operativa, el tiempo estimado que permanecerá en ese estado y el momento a partir del cual vuelve a operación de regulación normal. c) La potencia de despacho actual debe entenderse que está dada para la Frecuencia de Referencia. El COC supervisará que esto se cumpla en los grupos generadores, y que se permita que la potencia generada fluctúe sólo por acción del Regulador de Velocidad. d) Todo generador que varíe su generación en cumplimiento de una orden del COC, lo hará con un gradiente de carga que tenga en cuenta su incidencia sobre la frecuencia, a fin de no introducir perturbaciones adicionales. 7.2.1.2. VALORES DE AJUSTE Los COG observarán que los sistemas de Regulación Primaria de cada unidad generadora cumplan permanentemente con las condiciones para la habilitación para la RPF, especificadas en el presente Procedimiento. 7.2.1.3. DESPACHO DE LA CAPACIDAD REGULANTE: a) El COC realizará el despacho de generación teniendo en cuenta que la potencia asignada a cada unidad generadora ± el porcentaje de regulación despachado esté comprendida entre su potencia máxima y mínima operable. b) Con el fin de realizar la Programación Diaria de la Generación, los COG informarán conjuntamente con las novedades de equipos, las unidades generadoras que no aportan a la RPF. c) Con la información anterior, el COC llevará un registro de los grupos generadores a despachar diariamente donde conste el estado del sistema de RPF de los mismos, a los fines de su inclusión en la Programación con el porcentaje de RR para regulación. 7.2.2. REGULACIÓN SECUNDARIA DE FRECUENCIA (RSF) La RSF se realizará con un grupo de unidades generadoras hidráulicas y/o térmicas, habilitadas para tal fin, que se comandará en forma centralizada y por medio de un solo operador. La acción será realizada en forma automática, admitiendo sólo en el caso de una sola central la acción en forma manual hasta tanto el COG y el grupo de unidades generadoras designados dispongan del equipamiento necesario para realizar la RSF en forma centralizada automática, y deberá responder a la tendencia de la frecuencia. El COC asignará la operación de la RSF a un COG de acuerdo a la metodología descripta en el Anexo 23 de los Procedimientos. Le informará además el valor de la Frecuencia de Referencia y la diferencia entre la hora patrón y la sincrónica, en el instante de la asignación. LOS PROCEDIMIENTOS - P.T. 9:PARTICIPACIÓN DE GENERADORES EN EL SERVICIO DE REGULACIÓN DE FRECUENCIA DEL MEM Versión: 07-mar-2014

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Los COG deberán estar equipados de modo de cumplir eficazmente con este cometido, al menos con el instrumental mínimo especificado en el presente Procedimiento Técnico. 7.2.2.1. OPERACIÓN DE LA RSF a) El COG asignado comunicará a su vez al COC la central y las unidades generadoras con las que operará la RSF, la banda de potencia disponible para la misma, cualquier cambio de las unidades generadoras que operan de esta manera y toda otra información de interés para la operación de la RSF. b) El COG asignado a la RSF avisará al COC para que éste pueda redistribuir la generación entre el resto de las unidades generadoras que conforman la reserva operativa del SADI, cuando: 1. se esté agotando la reserva rotante de sus unidades regulantes ante un crecimiento sostenido de la demanda; 2. esté alcanzando los mínimos operables en sus unidades; 3. deba realizar maniobras y por esta causa se quede temporalmente sin banda de potencia para RSF, dando aviso con suficiente anticipación para que el COC pueda prever la reserva necesaria, a fin de mantener la banda de RSF y así prevenir excursiones inaceptables de la frecuencia. 4. En el caso de que no pueda establecer comunicación con el COC, el COG redespachará las unidades bajo su control con el fin de restituir la banda de RSF. 7.2.2.2. VALORES: Los valores de los parámetros de la RSF son los siguientes: Ancho de la banda para la RSF = El indicado en la Programación Estacional Niveles: LI: LAI:

Frecuencia de Referencia " " "

- 0,2 Hz - 0,05 Hz

LAS:

"

"

"

+ 0,05 Hz

LS:

"

"

"

+ 0,2 Hz

7.2.3. REGULACIÓN TERCIARIA DE FRECUENCIA (RTF). La Regulación Terciaria (RTF) será realizada por el mismo COG al cual se le asigne la RSF. Cuando la diferencia entre las horas sincrónicas y patrón alcance o supere el valor de 10 segundos, el COC asignará la RTF dando como Frecuencia de Referencia, y en forma temporaria, un valor distinto de la nominal. De la misma deberán tomar conocimiento todos los COG que participen en la regulación de frecuencia, a los efectos de ajustar las potencias de despacho al nuevo valor de Frecuencia de Referencia. La Frecuencia de Referencia no podrá diferir en más de ± 0,1 Hz de la Frecuencia Nominal, para realizar la RTF. En las horas pico la FR deberá ser igual a 50,00 Hz en condiciones normales. La diferencia entre la hora patrón y la sincrónica no debe exceder los 30 segundos, en operación normal. La hora patrón coincidirá en todo momento con la hora oficial de la República Argentina. Si los relojes patrones no tuvieran dispositivos automáticos para su ajuste con la hora oficial, deberán ser ajustados por cada COG periódicamente y a una hora fija del día, de acuerdo a la precisión de los mismos. El COC dará la señal de sincronización para la puesta en hora de los relojes sincrónicos de los COG cuando se lo considere conveniente, y se verificará el ajuste periódicamente. Los valores de las computadoras, registradores y otros equipos, necesarios para la operación y/o el análisis de la misma, en cualquier lugar del SADI, deberán hallarse permanentemente ajustados con la hora patrón o la sincrónica según sea su función específica. Cuando cualquier reloj sincrónico deje de funcionar por falta de tensión, se lo sincronizará nuevamente con el reloj sincrónico del COC, o en su defecto con el reloj sincrónico del COG que represente el mayor bloque de generación (caso de separación del SADI en islas).


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Los COG deberán comunicar los equipos con que se cuenta, a la fecha de puesta en servicio del presente Procedimiento Técnico, detallando calidad, precisión, periodicidad de ajustes, etc., como así también cuando se introduzcan modificaciones en los mismos.

7.3. REGULACIÓN DE FRECUENCIA EN CONDICIONES ANORMALES 7.3.1. VARIACIÓN PRONUNCIADA E IMPREVISTA DE L A DEMANDA a) Regulación primaria Cuando se produzca una variación de la Frecuencia fuera de la banda determinada por los límites máximos LI o LS definidos para las condiciones de operación normal, a causa de una variación pronunciada e imprevista de la demanda y por esto resulte una variación de potencia en las unidades generadoras que agote su Reserva Regulante Máxima, deberá permitirse que la mismas sigan aportando a la RPF, siempre y cuando esto no implique alteraciones que le provoquen un deterioro o su desconexión. b) Regulación Secundaria En estas condiciones la Regulación Secundaria se debe continuar operando según lo detallado para las condiciones de operación normal. c) Regulación Terciaria Queda a juicio del COC si se mantienen o no las órdenes emanadas con anterioridad. 7.3.2. DESCONEXIÓN DE CARGA O GENERACIÓN Las desconexiones a considerar son las que produzcan alteraciones rápidas y pronunciadas de la frecuencia. a) Regulación Primaria Tanto para descensos como para elevaciones de frecuencia por estas causas, los COG deberán supervisar que, siempre que no se excedan los límites de seguridad de los equipos, se mantenga en servicio la regulación primaria de las unidades generadoras. En el caso de sobrefrecuencia y durante el lapso que ésta se mantenga, queda a criterio de cada COG realizar la desconexión de unidades generadoras que queden en situación de riesgo y que no lo hayan hecho en forma automática. Posteriormente ejecutarán las operaciones que indique el COC, tendientes a normalizar la frecuencia y recuperar los equipos al servicio. b) Regulación Secundaria El COG que tenga asignada la RSF la seguirá operando según las pautas propuestas para operación normal, y de acuerdo a las necesidades de la contingencia, informando su situación al COC, el cual coordinará la ayuda necesaria del resto del Sistema, a fin de reponer los márgenes, emitiendo órdenes específicas para cada caso en particular. c) Regulación Terciaria Queda a juicio del COC si se mantienen o no las órdenes emanadas con anterioridad a estos eventos.

7.4. REGULACIÓN DE FRECUENCIA EN ESTADOS DE EMERGENCIA 7.4.1. SEPARACIÓN DEL SISTEMA EN SUBSISTEMAS El COC y los CCA de cada uno de los subsistemas que resulten aislados se responsabilizarán por el control de la frecuencia en el área respectiva, siguiendo los lineamientos descriptos en este Procedimiento Técnico y atendiendo, los últimos, a las órdenes emitidas por el COC a fin de efectuar la resincronización. La misma se debe realizar, dentro de lo posible, sin que exista error entre las horas sincrónicas de los distintos subsistemas. En los casos en que no se pueda realizar la sincronización en esta condición, el área de menor demanda debe asumir la hora sincrónica de la de mayor demanda. 7.4.2. EMERGENCIA ENERGÉTICA Y/O DÉFICIT DE POTENCIA Se reconocen como situaciones de Emergencia Energética y/o por Déficit de Potencia del Sistema, a aquéllas en que se manifiesta una reducción de las reservas energéticas y/o déficit de potencia para cubrir la demanda, causadas por ejemplo por: • Restricción de los principales aportes de origen hidráulico. LOS PROCEDIMIENTOS - P.T. 9:PARTICIPACIÓN DE GENERADORES EN EL SERVICIO DE REGULACIÓN DE FRECUENCIA DEL MEM Versión: 07-mar-2014

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• Indisponibilidad elevada del parque térmico. • Restricción del abastecimiento de combustibles.

Estos factores restringen el aporte de la generación para la satisfacción de la demanda. Se pueden presentar dos situaciones: a) Sin cortes programados Se opera de la misma forma que en condiciones anormales. b) Con cortes programados En esta condición no se realiza despacho de RSF. Existiendo déficit para cubrir el abastecimiento de la demanda para los grupos en operación no se tendrán en cuenta las bandas RSF y/o RPF para determinar sus máximos operables. En el sistema y/o subsistemas aislados que estén en esta condición se operará de la siguiente manera: En las máquinas declaradas con RPF efectiva, no se deberá trabar la acción de ésta, cuando por orden del COC deban maximizar su generación. Esto permitirá que accionen cuando la frecuencia supere el valor de consigna, bajando automaticamente su generación y coadyuvando asi a mejorar la calidad al reducir banda superior de frecuencia. El COC y/o CCA deberá habilitar el regulador secundario de frecuencia de una central o grupo de ellas en condiciones de realizar RSF, a los efectos de controlar en una primera instancia que la frecuencia no supere a la de consigna. Posteriormente, en el caso de que la central y/o centrales con regulador secundario habilitado bajen su potencia por debajo de la consignada, el COC y/o CCA decidirá/n la cantidad de potencia cortada que se debe restituir. El COC determinará la Frecuencia de Referencia de los reguladores secundarios habilitados en cada Subsistema. Además determinará la frecuencia a la cual se comienzan a ordenar los cortes. Límites de actuación: Se modifican los niveles como se indica a continuación: LAI: Frecuencia de Referencia - 0,15 Hz LAS:

"

"

"

+ 0,15 Hz

Valores de referencia: Los límites para la Frecuencia (banda de variación) son: Nivel inferior: : LI : Frecuencia de Referencia - 0,3 Hz Nivel superior:: LS: :

"

"

"

+ 0,3 Hz

Cuando la frecuencia supere estos límites, los operadores del COC deberán documentar las causas. A este fin, los operadores de los COT, COTDT, COD y COG deberán estar en condiciones de informar al COC cualquier inconveniente en su área que influya en las variaciones de frecuencia fuera de esta banda. Para la Regulación Terciaria vale lo expresado para condiciones de operación normal, con las siguientes salvedades: • Cuando por imperio de la situación crítica del Sistema, la frecuencia alcance excursiones de más de ±

0,3 Hz (Banda de variación) en forma repetitiva, no se deberá efectuar corrección de la hora sincrónica, y se mantendrá la frecuencia de referencia en 50 Hz.

• No regirá en este caso el límite de la diferencia entre hora patrón y sincrónica de 30 segundos

máximos.

• Se corregirá el desvío cuando desaparezcan, aún transitoriamente, las causas que motivan la

situación crítica.


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8. INTERCONEXIONES INTERNACIONALES El COC coordinará y convendrá con los Despachos de Cargas de los países con que el SADI se interconecte, los aspectos concernientes al ajuste y operación de la Regulación de Frecuencia.

9. ANEXO I – GUÍA DE ENSAYOS TIEMPO DE ESTABLECIMIENTO MÁXIMO ESTIPULADO PARA EL LAZO DE REGULACIÓN DE VELOCIDAD 9.1. INTRODUCCIÓN Para la habilitación de una máquina para participar en la regulación primaria de frecuencia, el Anexo 23 de los Procedimientos requiere el cumplimiento de una serie de requisitos técnicos, que se establecen en el presente Procedimiento. Uno de ellos se refiere al tiempo de establecimiento del lazo de regulación de velocidad. Se lo define como el tiempo necesario para ingresar en la banda del ? 10 % del valor final y se especifica que debe ser menor de 30 segundos como máximo para máquinas térmicas y 60 segundos para máquinas hidráulicas, determinados para la máquina en funcionamiento interconectado. De ser mayores a estos valores quedará a criterio del OED su aceptación y la aplicación de eventuales condicionamientos para su inclusión en el despacho RPF. En este anexo se realizan las consideraciones respecto a las condiciones y a la forma en que debe ser evaluado.

9.2. OBJETO DEL REQUERIMIENTO El tiempo de establecimiento da una indicación de la duración del transitorio del lazo de regulación ante una perturbación tipo escalón. Este tiempo está determinado por el conjunto de todos los parámetros del lazo: estatismos permanente y transitorio, constante de tiempo del estatismo transitorio, constantes de tiempo de servoválvulas, características dinámicas de la turbina y tiempo de lanzamiento. Como existen diversos tipos de máquinas con diferentes parámetros propios (como tiempo de lanzamiento y características de turbina) y diferentes estructuras de regulador (presencia o no de estatismo transitorio o dispositivos de tipo acelerométrico) a su vez con diferentes ajustes posibles, resultaría poco práctico especificar las combinaciones de todos los parámetros, que den resultados equivalentes en cuanto a la duración del transitorio. Por ello se utiliza el tiempo de establecimiento como un parámetro global que da una indicación de la duración del transitorio y permite comparar el comportamiento de máquinas, con estructuras de regulación y parámetros muy distintos, entre sí.

9.3. DETERMINACIÓN DEL TIEMPO INTERCONECTADO (TI EST)

DE

ESTABLECIMIENTO

CON

GRUPO

El objeto de esta determinación es medir la duración del transitorio del lazo de regulación de cada máquina en particular, considerando como entrada la velocidad de la máquina y como salida la potencia mecánica entregada en el eje de la misma. Dado que la frecuencia en bornes de la máquina es similar a la velocidad de la misma y que la potencia mecánica es una magnitud no observable, siendo la potencia eléctrica similar a ella, a los efectos del estudio de los fenómenos relacionados con la RPF, se puede considerar como entrada a la frecuencia y como salida a la potencia eléctrica, ambas en bornes del generador. El ensayo propuesto consiste en excitar al sistema con una perturbación en escalón en la frecuencia de la red, en bornes de la máquina, estando ésta interconectada al SADI. Como se puede ver en la figura, un escalón en la frecuencia tiene el mismo efecto que un escalón en sentido contrario en la consigna de velocidad (o frecuencia) o en la consigna de carga, siempre y cuando ésta última actúe antes del regulador primario de velocidad.


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El escalón introducido en el ensayo debe ser de magnitud tal que provoque una variación final de potencia no menor que el margen de regulación ofrecido, sugiriéndose que sea del orden del 10 al 15 % de la potencia nominal de la máquina, y en sentido tal que la generación de la misma aumente. Se registrarán simultáneamente la perturbación y la potencia eléctrica. En caso que esta perturbación no se pueda aplicar, ya sea por que el punto es inaccesible, o porque se introduzca alguna dinámica adicional entre el punto accesible y el punto donde se debe efectuar la misma, se podrá recurrir a la simulación dinámica de todo el lazo de regulación a estudiar. Para que esta simulación sea válida, previamente se debe homologar el modelo del regulador, comparando un ensayo real realizado sobre la máquina, tratando de acercarse lo más posible a las condiciones propuestas inicialmente y una simulación que tome el modelo del regulador de velocidad, turbina y generador provistos, como asimismo sus constantes y ajustes. Las condiciones de estos ensayos deben acordarse previamente con el OED. La simulación se hará introduciendo una perturbación en escalón en la consigna de velocidad, y observando el transitorio que presenta la potencia mecánica, eléctrica, y de las variables de estado más importantes del regulador de velocidad, del cual se obtendrá el valor del tiempo de establecimiento. En el caso que el tiempo de establecimiento sea establecido directamente por ensayo, éste último debe utilizarse para homologar el modelo del regulador, como así sus parámetros y ajustes, informados en la solicitud de habilitación. Se deben aportar los resultados de todas las simulaciones realizadas, ya sea con la máquina interconectada el SADI, o en sistema aislado. Adicionalmente se deberá convenir con el OED el formato en que se deberán proveer los registros de ensayos en medio magnéticos. El OED analizará las posibilidades operativas de producir en el SADI condiciones particulares que faciliten la realización de los ensayos

9.4. DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE ESTABLECIMIENTO CON MÁQUINA AISLADA. Como el objeto es medir la duración del transitorio del lazo de regulación de cada máquina en particular, tiene sentido para una condición de máquina aislada, es decir alimentando una carga local. En la Figura 1 se presenta un diagrama en bloques general del lazo en esta condición. El procedimiento consistirá en provocar un cambio escalón en la potencia eléctrica demandada (Pe) y registrar la evolución de la potencia mecánica entregada por la turbina (Pm). El escalón debe ser hacia arriba ya que algunas máquinas tienen limitadores de velocidad de toma de carga Realizar un ensayo directo resultaría difícil ya que se requeriría que estando la máquina alimentando una carga local se produzca un aumento brusco de la misma (conexión de carga adicional). Por lo tanto esta determinación se realizará por simulación, utilizando el modelo y parámetros de cada máquina en particular. Si la máquina posee una conmutación a un sistema de regulación específico para operar en sistema aislado con carga local, deberá agregarse la información de dicho sistema de conmutación, como así mismo el modelo del regulador de velocidad empleado para esta situación con sus parámetros y ajustes. Este modelo se debe homologar de la misma manera que el anterior, acordando con el OED la metodología de ensayo.


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9.4.1. CASO DE EJEMPLO Regulador de velocidad:

Turbina:

αTrs + 1 Trs + 1

Masas rotantes:

α

1 Tas

1 / R Trs + 1

R = .05 ; Tr = 2 seg.

= 0.4 ; Tr = 14 seg. Ta = 10 seg.

Banda muerta: BM = 0 En la Figura 2 se muestra la evolución de Pm ante un cambio escalón en Pe desde el 95 % al 98 %. Se ha indicado la banda de ± 10 % del valor final (Ls y Li). El transitorio permanece dentro de la banda a partir de los 24 segundos de aplicado el escalón, por lo tanto: Test = 24 seg 9.4.2. EFECTO DE LA BANDA MUERTA En varios casos pueden presentarse bandas muertas o ciclos de histéresis en el regulador, o producto del desgaste de partes mecánicas tanto en el regulador como en las servoválvulas. Cualquiera de ellas puede representarse por una banda muerta o ciclo de histéresis equivalente en la medición de frecuencia. Cuando la máquina funciona en paralelo, el efecto de la banda muerta es imperceptible en la frecuencia del sistema y poco notoria en la potencia mecánica. Cuando la máquina funciona aislada, el efecto de la banda muerta es notable, ya que da origen a una oscilación sostenida denominada ciclo límite. En la Figura 3 se simuló el mismo lazo anterior pero incluyendo un ciclo de histéresis con una banda muerta igual a la máxima admisible, es decir BM = ± 0.05 Hz. En ella se aprecia un ciclo límite de aproximadamente 20 segundos de período y 0,7 % de amplitud pico a pico. En este caso queda una oscilación permanente, marcada por la banda interna en la Figura 3 (Lees y Leí). Para que el tiempo de establecimiento tenga el sentido de medir la duración del transitorio, debe redefinirse como el tiempo en que la variable entra dentro de una banda de ± 10 % del valor final (o estado permanente), entendiendo por tal a la banda interna del ciclo límite y considerando como valor final para aplicar el ? 10 % al promedio de los valores máximo y mínimo de la banda. En la Figura 3 se representan la banda interna de la oscilación permanente y una banda externa del ± 10% en más y en menos. En este ejemplo el transitorio permanece dentro de la banda externa a partir de los 32 seg., por lo tanto: Ta est = 32seg 9.4.3. CONCLUSIONES •

La determinación de este tiempo de establecimiento se realizará por simulación, en condición de máquina aislada.

•

Se realizará sobre la potencia mecánica para un escalón creciente de potencia eléctrica de amplitud igual al 60 % de la semibanda de regulación positiva.

•

En caso de que esté presente una banda muerta, se considerará el tiempo que tarda en entrar dentro de una banda de ± 10 % del valor final alrededor de la oscilación permanente.


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FIGURA 1 - Diagrama en bloques general del lazo de regulación de velocidad.

FIGURA 2 Respuesta temporal de potencia mecánica (Pm) y frecuencia (F), ante un escalón de potencia eléctrica (Pe) de + 3 %. Sin banda muerta, BM = 0 %.


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FIGURA 3 Respuesta temporal de potencia mecánica (Pm) y frecuencia (F), ante un escalón de potencia eléctrica (Pe) de + 3 %. Con banda muerta, BM = .1 %.

9.5. DETERMINACIÓN DEL TIEMPO DE LANZAMIENTO 9.5.1. MÉTODO BASE El mismo se basa en el registro de la frecuencia ante una desconexión del generador. Dado que la ecuación de las masas rotantes es: df 1 1 (Pm − Pp − Pe ) = Pa = dt Ta Ta Donde: f : frecuencia en [p.u.]. Pm: potencia mecánica en [p.u.]. Pp : potencia de pérdidas en [p.u.]. Pe : potencia eléctrica en [p.u.]. Pa : potencia acelerante. Ta : tiempo de lanzamiento Al producir un rechazo de carga, la potencia eléctrica cambia en forma de escalón desde el valor previo a cero. En los primeros instantes (antes que reaccione el lazo de regulación de velocidad) la potencia mecánica permanecerá constante y mientras la frecuencia o velocidad no varíe demasiado, también resultará constante la potencia de pérdidas. De modo tal que en estos primeros instantes la potencia acelerante variará en forma de escalón entre cero y un valor igual a la carga rechazada. La frecuencia, en la máquina ya aislada del sistema, comenzará a subir en forma de rampa. A medida que pasa el tiempo, reacciona el lazo de regulación de velocidad disminuyendo la potencia mecánica. Finalmente la potencia acelerante vuelve a ser nula y la frecuencia luego de pasar por un máximo se establece en un valor. El tiempo de lanzamiento se obtiene realizando el cociente entre la carga rechazada y la pendiente inicial de la frecuencia, ambas expresadas en [p.u.]. LOS PROCEDIMIENTOS - P.T. 9:PARTICIPACIÓN DE GENERADORES EN EL SERVICIO DE REGULACIÓN DE FRECUENCIA DEL MEM Versión: 07-mar-2014

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Ta =


∆Pe[p.u.]

df 0[p.u.] dt

Este procedimiento requiere el registro de la potencia eléctrica, la frecuencia y de alguna variable representativa de la potencia mecánica (caudal o salida del regulador) para saber cuando la potencia acelerante deja de ser un escalón. 9.5.2. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO Debe operarse la unidad a una carga del orden del 30 % de su potencia nominal. Se registrará en un solo registro, la frecuencia en bornes del generador, el instante de la perturbación y alguna magnitud representativa de la potencia mecánica. Debe operarse con el limitador de velocidad posicionado de tal modo que la dicha velocidad no alcance valores inadmisibles para las instalaciones. A los efectos de obtener un intervalo de registro lo suficientemente grande como para determinar la pendiente en la cual la frecuencia crece linealmente, se recomienda operar la unidad con el limitador de carga al 30 % de la potencia nominal y llevar el consignador de velocidad o de carga a una posición que corresponda a una carga superior, del orden del 50 o 70 % de la potencia nominal. De esta forma se obtendrá un registro, del cual se obtendrá el valor del tiempo de lanzamiento como Ta =

∆P

Pn

×

fn ∆P ∆t × fn ( s ) = × tg α Pn ∆f

9.5.3. MÉTODO ALTERNATIVO Se propone un método alternativo para la determinación del tiempo de lanzamiento con la unidad en paralelo. El mismo consiste en bloquear el regulador, llevando el limitador de la unidad a un valor del orden del 5 % al 10 % por debajo de la potencia despachada. Con esta operación se logra que la potencia mecánica permanezca constante para las variaciones normales de frecuencia presentes en el sistema. En estas condiciones se registran frecuencia, potencia eléctrica y alguna variable representativa de la potencia mecánica para verificar su constancia . Como las variaciones normales de velocidad rotórica son relativamente reducidas, la potencia de pérdidas permanecerá constante. Las variaciones de potencia eléctrica en esta condición dependerán exclusivamente de la derivada de la frecuencia y el tiempo de lanzamiento. LOS PROCEDIMIENTOS - P.T. 9:PARTICIPACIÓN DE GENERADORES EN EL SERVICIO DE REGULACIÓN DE FRECUENCIA DEL MEM Versión: 07-mar-2014

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Pe =Pm−Pp+ Ta


dw dt

Por simulación se representa la expresión anterior (ingresando con el registro de frecuencia) y se ajusta el valor de Ta, hasta reproducir la potencia eléctrica medida. Deben utilizarse tramos de registro de aproximadamente 30 segundos, donde se produzcan variaciones de frecuencia suficientemente rápida y grande aunque normales en la operación del sistema.

9.6. DETERMINACIÓN DEL ESTATISMO PERMANENTE Y LA BANDA MUERTA 9.6.1. INTRODUCCIÓN Para la habilitación de una máquina para participar en la regulación primaria de frecuencia, se requiere el cumplimiento de una serie de requisitos técnicos, que se establecen en el presente procedimiento técnico. En particular se establecen un estatismo permanente comprendido entre el 4 % y el 7 % y una banda muerta en frecuencia menor que 0.1 % (0.05 Hz). Estos parámetros deben ser representativos del comportamiento de la unidad dentro de la banda de regulación en que resulte normalmente despachada. 9.6.2. ESTATISMO PERMANENTE Se define el estatismo permanente como la variación de velocidad entre una condición de plena carga y vacío, para el mismo ajuste del variador de carga y se indica el método para su determinación según esta definición, o sea: fv − fc R [%] = fN ⋅100 Pc − 0 PN Donde:

fN

= frecuencia nominal

fv

= frecuencia en vacío

fc

= frecuencia en carga

Pn = potencia nominal Pc = potencia en carga De esta forma se obtiene el estatismo permanente global o promedio entre plena carga y vacío. Si existe una relación lineal entre las variaciones de frecuencia y la potencia, resultará este estatismo igual al efectivo en la banda de regulación. Esta condición no siempre se da ya que es frecuente que aparezcan no linealidades en el propio regulador, en los servos, las características de válvulas y en la relación entre el caudal y la potencia. De modo tal que la característica estática potencia frecuencia resulta genéricamente una curva no lineal. De esta forma puede resultar el estatismo permanente efectivo en la banda de regulación, diferente del global, motivo por el cual se solicita en presente Procedimiento la curva característica de válvula/s. Por lo tanto, el requerimiento de estatismo se refiere al efectivo en la banda de regulación y no al global. 9.6.2.1. PROCEDIMIENTO DE ENSAYO DE MEDICIÓN DE ESTATISMO GLOBAL • Operar la unidad a velocidad nominal permanente y con carga nominal, para esta condición debe

observarse la posición que alcanza el variador de velocidad. La frecuencia medida en este caso es fc.


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• Operar la unidad desconectada de la red con carga nula, ajustar el variador de velocidad en la

posición observada en el punto anterior y medir el valor que alcanza la frecuencia de la unidad. La Frecuencia medida en este caso es f v .

• Con estos valores la formula expresada anteriormente resulta:

R [%] =

fv − fc ⋅100 fN

En el caso en que la unidad no pueda ser operada a su potencia nominal, la medición que se debería efectuar a dicha potencia, deberá hacerse a la potencia máxima operable en ese momento Pc y el cálculo del estatismo sería realizado con la formula inicial. En el caso que por alguna causa particular de la unidad, no se pueda realizar el presente ensayo, se acordará con el OED el ensayo a realizar y/o estudios que se deban aportar para cumplir con este requerimiento.

9.7. BANDA MUERTA Algunos reguladores de velocidad tienen la posibilidad de incluir una banda muerta ajustable en la medición de frecuencia o velocidad. Pero más frecuentemente aparecen bandas muertas por desgaste en dispositivos mecánicos como los servos o las válvulas. Cuando éstas forman parte de lazos internos dan origen a ciclos de histéresis. Estas bandas muertas o ciclos de histéresis localizados físicamente en cualquier parte del lazo, referidos o expresados en términos de frecuencia, constituyen la banda muerta especificada. Pueden adoptarse cualquiera de los métodos siguientes: • Registrar velocidad (o frecuencia) y carrera del servomotor principal (o potencia de salida), con un

registrador tipo X-Y. La banda muerta puede determinarse directamente, como la mayor longitud del trazo que muestre una variación de frecuencia sin ningún movimiento del servomotor. Es la longitud del trazo paralelo al eje de la velocidad o frecuencia.

• Registrar simultáneamente ambas magnitudes, en función del tiempo, con un registrador tipo Y1, Y2 -

t, para determinar los valores de variación de la frecuencia en correspondencia con el intervalo en el cual el servomotor estuvo inactivo.

En ambos métodos y durante cada registro no se debe accionar el variador de velocidad o de carga. En el segundo caso se debe tener en cuenta la posición relativa de los registros, con respecto al eje de los tiempos, para conseguir una perfecta sincronización de los mismos. Por razones de orden práctico, se debería coordinar con el OED para provocar en el Sistema una variación de ± 0,1 Hz, a los efectos de facilitar las mediciones de este ensayo. El cálculo de la banda muerta a partir del primer método propuesto se podrá realizar de la siguiente manera: BM(%) =

f1 − f 2 × 100 fn


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Debe tratarse de ajustar las escalas del registrador para que el ángulo β esté comprendido entre 30 º y 60º, para que permita una buena medición. La inversa de la tg β constituye el estatismo permanente efectivo. En el caso del segundo método propuesto se aconseja repetir los ensayos a los efectos de comparar resultados para poder despreciar perturbaciones o ruidos ajenos a los mismos. Operativamente, a partir de los registros sincronizados, la determinación se haría de la siguiente manera: BM(%) =

f1 − f 2 × 100 ∆f = f 1 − f 2 fn


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9.8. MÉTODO DE DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS Para que los parámetros sean representativos de la conducta en la banda de regulación, se propone como ensayo el normal funcionamiento de la unidad, con el regulador liberado y despachada en la banda de regulación ante las variables de frecuencia normalmente presentes en el sistema. En estas condiciones de operación registrar: a) Frecuencia. b) Salida del regulador de velocidad. c) Salida del servo o posición de válvula. d) Caudal. e) Potencia eléctrica Y otras variables que resulten de interés en cada caso particular (por ejemplo presión de caldera en unidades de vapor). De esta forma se puede contar con las entradas y salidas de cada elemento constituyente del lazo y determinar sus ganancias y bandas muertas o ciclos de histéresis (adicionalmente pueden determinarse sus constantes de tiempo).

10. ANEXO II - DESCRIPCIÓN DE LA BORNERA NORMALIZADA 10.1. BORNERA NORMALIZADA: Para todos aquellos generadores de potencia superior a 25 MVA, se sugiere la instalación de una BORNERA NORMALIZADA DE MEDICIÓN con los puntos mínimos especificados más adelante, mediante la cual puedan registrarse con precisión, sin afectar el funcionamiento del grupo en servicio y protegiendo los equipos de adquisición, las principales variables del sistema de regulación de velocidad, potencia y frecuencia, y otras variables de interés que se convengan con el OED a partir de los diagramas funcionales de los controles individuales o conjuntos de Potencia-Frecuencia.

10.2. MAGNITUDES. Frecuencia Potencia Activa Carrera de Servomotor Principal Velocidad de Máquina Caudal de vapor a turbina Presión en el domo Presión en la válvula de control Caudal de combustible

10.3. CONDICIONES Para la obtención de las señales se deberán emplear transductores cuya dinámica sea lo suficientemente rápida para que no se enmascaren las verdaderas señales a medir y/o registrar. En general esta consideración se hace extensiva a todo el equipamiento empleado para este cometido. El tiempo de establecimiento de toda la cadena de medición deberá ser, menor de 400 mseg. Para las señales de: Velocidad de Máquina, Frecuencia LOS PROCEDIMIENTOS - P.T. 9:PARTICIPACIÓN DE GENERADORES EN EL SERVICIO DE REGULACIÓN DE FRECUENCIA DEL MEM Versión: 07-mar-2014

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Potencia Eléctrica Carrera del Servomotor Principal Para las señales de Caudales y Presiones deberá ser menor que 2 ó 3 seg. Las salidas deberán estar disponibles en corriente, y normalizadas en rango de 0 a 1 mA ó 4 a 20 mA, para el rango de medición necesario. Todas estas señales de corriente deberán poder conectarse a un mismo potencial de referencia. En el caso de disponerse de señales de tensión, podrán ser utilizadas para este fin siempre que: no superen los 10 V, estén referidas a un mismo potencial, el cortocircuito de las mismas no provoque alteraciones en el funcionamiento de los equipos de la central, se pueda hacer una conexión muy cercana de un registrador, estén ubicadas muy próximas a la sala de comando, y cumplan con los requisitos generales solicitados para las salidas de corriente. En cualquiera de los casos todas las señales deben ser del mismo tipo y tener las mismas escalas. En el caso de Velocidad de Máquina y de Frecuencia, la escala deberá ser de 48 a 52 Hz o su correspondiente velocidad en r.p.m. Para las presiones, es conveniente utilizar transductores de rango variable, ajustables entre el 0 y el 150% de la presión nominal. En el caso de las calderas de presión fija, el rango utilizable es de 70 a 110% de la presión nominal, mientras que en el caso de calderas de presión deslizante, es necesario contar con la posibilidad de poder ajustar alrededor del punto de trabajo (Pt) un rango de Pt = - 30% a Pt = + 10%. El resto de las señales deberá tener una escala del 0 al 100 ó 120 % de sus valores nominales, según sean las características de las mismas y la capacidad de sobrepasar temporaria o permanentemente sus valores nominales. Los transductores de velocidad y frecuencia deberán tener un error menor que 0,01 Hz ó su valor correspondiente en r.p.m. El resto de los transductores deberá ser clase 0,5. Las salidas de los transductores estarán disponibles en una sola bornera y ordenados consecutivamente: -borne positivo, borne negativo y separador, debidamente identificados. Para no producir el deterioro de los dispositivos de salida, dichos bornes deberán ser fácilmente cortocircuitables, permitiendo una fácil conexión y desconexión de los equipos de registro, sin tener que sacar instalaciones de servicio para ello. Además deberá existir el desacople necesario de los circuitos para que no se produzca deterioro, tanto en la instalación como en el equipo de medición y registro que se conecte a ellos. En caso de ser posible, la bornera de salida se deberá ubicar en las proximidades del COG, de modo que resulte fácil la coordinación de los ensayos que se realicen.


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