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ETAP 235AR
Evaluación de Confiabilidad en
Sistemas de Distribución de Energía Eléctrica
Buenos Aires, Argentina
10 al 14 de Agosto de 2015
Los temas cubiertos en este curso corresponden a los fundamentos del análisis de
confiabilidad aplicado a la planificación de la expansión de sistemas de distribución de energía
eléctrica, con especial énfasis en los sistemas de potencia industriales y comerciales. Se discute
el modelado de componentes y sistemas desde el punto de vista de la disponibilidad a largo
plazo del equipamiento, haciendo hincapié en el caso de sistemas reparables, por ser este el
caso de interés práctico en sistemas eléctricos de potencia. Uno de los principales beneficios
del análisis de confiabilidad es que brinda una metodología cuantitativa para la elección de
alternativas en el diseño de un sistema de distribución. A través de ejemplos y ejercicios
desarrollados usando ETAP®12.6, los asistentes adquirirán experiencia, conocimientos y
habilidades que le facilitaran la realización de estudios técnico-económicos (costo versus valor)
de confiabilidad en sistemas distribución de energía eléctrica.
El objetivo del curso es capacitar en los conceptos básicos de confiabilidad, en los modelos
matemáticos y en la metodología utilizados en la evaluación de la disponibilidad del
equipamiento de sistemas distribución de energía eléctrica.
El curso está dirigido a Ingenieros Electricistas; en consecuencia se supone que los
participantes poseen una base de conocimiento teórico-práctico de Análisis de Sistemas
Eléctricos de Potencia. Por otra parte, se asume que los participantes del curso tienen un
conocimiento previo de las funciones de edición básicas del software ETAP POWER SYSTEM
SIMULATOR en alguna de sus versiones. Los conceptos teóricos se complementarán con
simulaciones numéricas que se implementarán empleando ETAP®12.6 POWER SYSTEM
SIMULATOR.
El curso tiene una duración total de cuarenta (40) horas reloj distribuidas según el cronograma
siguiente:
Cronograma y Contenidos
PRIMER DÍA (8 Horas)
Mañana: 09:00 – 13:00 Hrs.
Descripción general del ETAP®12.6. Power System Simulator. Requerimientos y preparación de datos
para estudios de Confiabilidad en Sistemas Eléctricos de Potencia. Modelos matemáticos del
equipamiento y parámetros característicos. Editor de elementos. Construcción del diagrama unifilar.
Biblioteca de componentes. Análisis de Flujo de Potencia Equilibrado. Modelos matemáticos y
Algoritmos computacionales. Módulo LF. Editor del Caso de Estudio. Edición de Informes. Analizador de
resultados. Ejemplos de aplicación utilizando ETAP®12.6.
Tarde: 14:00 – 18:00 Hrs.
Análisis de Flujo de Potencia Óptimo. Formulación del problema. Función objetivo y restricciones.
Modelos y Algoritmos computacionales. Despacho Económico de un parque de generación térmico.
Condiciones necesarias de primer orden (Karush-Kuhn-Tucker): las ecuaciones de coordinación. Calculo
de los costos variables de generación. Módulo OPF. Editor del Caso de Estudio. Edición de Informes.
Ejemplos de aplicación utilizando ETAP®12.6.
SEGUNDO DÍA (8 Horas)
Mañana: 09:00 – 13:00 Hrs.
Confiabilidad de Sistemas Eléctricos de Potencia: clasificación en zonas jerárquicas. Confiabilidad de
componentes no reparables: función de confiabilidad, función de riesgo (razón de falla), función de
densidad de falla (ley de falla), distribución acumulada. Relaciones entre las funciones. Función de riesgo
“bañera”. Distribución Weibull. Componentes no reparables con mantenimiento preventivo.
Confiabilidad de sistemas no reparables. Diagramas Lógicos. Análisis de estructuras monótonas.
Definiciones. Estructuras serie, paralelo y serie-paralelo. Enlaces y cortes. Confiabilidad de estructuras
serie-paralelo. Métodos de enlaces y cortes mínimos.
Tarde: 14:00 – 18:00 Hrs.
Definición de procesos estocásticos: estructura probabilística; clasificación de los procesos aleatorios.
Métodos de descripción: distribución conjunta; descripción analítica por medio de variables aleatorias;
valores medios. Confiabilidad de sistemas reparables. Espacio de estado. Representación del sistema.
Conceptos básicos. Probabilidades de estado. Duraciones y frecuencias de estado. Combinaciones de
estados. Análisis de los efectos de falla. Método de enumeración de estados. Cadenas de Markov en
tiempo discreto y continuo. Tiempos de operación y de reparación exponenciales. Ejemplos de
aplicación utilizando ETAP®12.6.
TERCER DIA (8 Horas)
Mañana: 09:00 – 13:00 Hrs.
Análisis de Confiabilidad de Sistemas de Distribución. Índices de Confiabilidad en puntos de carga.
Frecuencia de falla, duración media de falla, indisponibilidad anual. Índices de Confiabilidad del sistema
de Distribución. IEEE Std 1366TM: SAIFI, CAIDI, SAIDI, ASAI, ASUI, EENS, AENS. Aplicación a sistemas de
distribución radiales. Método de análisis de efectos y modos de falla: aplicación a sistemas de
distribución enmallados. Módulo RA. Editor del Caso de Estudio. Fallas simples y fallas dobles. Edición de
Informes. Biblioteca de parámetros de confiabilidad de componentes. IEEE Std 493TM–2007. Ejemplos de
aplicación utilizando ETAP®12.6.
Tarde: 14:00 – 18:00 Hrs.
Evaluación de casos adaptados del IEEE Gold Book (IEEE Std 493TM–2007) utilizando ETAP®12.6. Caso de
Estudio 1: Sistema de distribución radial. Caso de Estudio 2: Sistema de distribución radial con
alimentación alternativa desde la red. Caso de Estudio 3: Sistema de distribución radial con alimentación
alternativa desde la red del lado de la carga del reconectador. Caso de Estudio 4: Sistema de distribución
radial con alimentación alternativa desde la red del lado de alta tensión del transformador.
CUARTO DIA (8 Horas)
Mañana: 09:00 – 13:00 Hrs.
Caso de Estudio 5: Sistema de distribución radial con doble alimentación alternativa desde la red. Caso
de Estudio 6: Sistema de distribución radial sin/con componentes de repuesto.
Evaluación explicita/implícita del valor de la Confiabilidad. Evaluación de los costos de interrupción del
consumidor. Enfoques de evaluación básicos. Ejemplos de aplicación. Funciones de daño del
consumidor. Índices de confiabilidad: ECOST, IEAR. Análisis de sensibilidad. Biblioteca de componentes.
Editor del Caso de Estudio. Edición de Informes. Ejemplos de aplicación utilizando ETAP®12.6.
Tarde: 14:00 – 18:00 Hrs.
Evaluación económica de confiabilidad de sistemas de distribución industriales. Revisión de conceptos
básicos de Ingeniería Económica. Caso de Estudio 7: Sistema de distribución radial con autogeneración.
Evaluación económica de confiabilidad. Caso de Estudio 8: Sistema de distribución mallado con conexión
a red y autogeneración. Evaluación económica de confiabilidad. Caso de Estudio 9: Sistema de
distribución industrial con conexión a red y autogeneración. Evaluación económica de confiabilidad.
Caso de Estudio 10: Sistema de distribución industrial sin conexión a red y autogeneración. Evaluación
económica de confiabilidad.
QUINTO DIA (8 Horas)
Mañana: 09:00 – 13:00 Hrs.
Confiabilidad de Subestaciones de Distribución. Acciones de aislación de equipamiento. Estados de
operación y de falla de interruptores. Fallas activas y fallas pasivas. Modelo de tres estados del
interruptor. Efecto del modo de falla. Identificación y simulación del modo de falla. Mal funcionamiento
(¨atascamiento¨) de interruptores. Evaluación de eventos con atascamiento de interruptor. Análisis de
Confiabilidad de Subestaciones de Distribución. Estudios de sensibilidad. Ejemplos de aplicación
utilizando ETAP®12.6. Ejercicios de estudios de sensibilidad de subestaciones de distribución utilizando
ETAP®12.6.
Tarde: 14:00 – 18:00 Hrs.
Análisis de Confiabilidad de Generación Distribuida en Sistemas de Distribución. Representación de las
unidades generadoras. Ejemplos de aplicación utilizando ETAP®12.6. Estudios de planificación de la
expansión de la generación basados en índices de confiabilidad. Caso de Estudio 1: incorporación de
generación con el objetivo de mejorar índices de confiabilidad a demanda constante. Caso de Estudio 2:
incorporación de generación con el objetivo de satisfacer el aumento de demanda satisfaciendo índices
de confiabilidad preestablecidos. Ejercicios de estudios de planificación de la expansión de la generación
basados en índices de confiabilidad utilizando ETAP®12.6.
Bibliografia
Chowdhury, A.; Koval, D. Power Distribution System Reliability: Practical Methods and
Applications. IEEE Press, Wiley. 2.009.
Brown, R. Electric Power Distribution Reliability. Second Edition. CRC Press. 2.009.
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Billinton, R.; Allan, R. Reliability Evaluation of Engineering System: Concepts and Techniques.
Second Edition. Plenum Press. 1.994.
Billinton, R.; Allan, R. Reliability Evaluation of Power System. Second Edition. Plenum Press.
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Endrenyi, J. Reliability Modeling in Electric Power Systems, Wiley, 1978.
IEEE Tutorial Course (05TP175) Electric Delivery System Reliability Evaluation. IEEE Press,
2.006.
EPRI Technical Report (1000424). Reliability of Electric Utility Distribution Systems: EPRI White
Paper, 2.000.
EPRI Technical Report (1001873). A Review of the Reliability of Electric Distribution System
Components: EPRI White Paper, 2.001.
EPRI Technical Report (1001704). Estimating Reliability of Critical Distribution System
Components, 2.003.
IEEE Std 493TM – 2007: Recommended Practice for the Design of Reliable Industrial and
Commercial Power Systems. (IEEE Gold Book)
IEEE Std 1366TM – 2003: Guide Electric Power Distribution Reliability Indices.
IEEE Std 762TM–2006: Standard Definitions for Use in Reporting Electric Generating Unit
Reliability, Availability and Productivity.
IEEE Std 859TM–1987 (R2008): Standard Terms for Reporting and Analyzing Outage
Occurrences and Outage States of Electrical Transmission Facilities.
ANSI/IEEE Std 500TM–1984 P&V: Standard Reliability Data for Pumps and Drivers, Valve
Actuators and Valves.
ETAP®12.6 User Manual
NOTA: Se entregarán copias en soporte magnético del material teórico presentado por el instructor, así
como los archivos ETAP de los ejemplos y ejercicios desarrollados durante el curso.
Instructor ETAP
Diego Moitre obtuvo el grado académico de Magíster en Ciencias de la Ingeniería por la Pontificia
Universidad Católica, Chile. Egresó como Ingeniero Mecánico-Electricista y como Licenciado en
Matemática de la Universidad Nacional de Río Cuarto (UNRC), Córdoba, Argentina. Actualmente se
desempeña como Profesor Titular con dedicación exclusiva en la UNRC y desarrolla su actividad
académica en el Grupo de Análisis de Sistemas Eléctricos de Potencia (GASEP) de la Facultad de
Ingeniería de la UNRC. Es miembro de SIAM (Society for Industrial and Applied Mathematics) y Senior
Member de la IEEE, Power & Energy Society; Reliability Society. Está matriculado en el Colegio de
Ingenieros Especialistas de Córdoba.