Uso de sincrofasores para el control de zonas sismo eléctricas ante contingencias y que puedan poner en peligro la estabilidad global del sistema eléctrico, conceptualizacion aplicada al sistema de Chile, dada su cualidad radial, extensión y estar expuestos a sismos de distintas intensidad y ubicación geográfica.

1. HACIA UNA RESILIENCIA SISTEMA I, DEFINICION DE ZONAS SISMO ELECTRICAS Y USO DE SINCROFASORES, por Elio Cuneo H. 1 - 7
HACIA UNA RESILIENCIA SISTEMICA I,
DEFINICION DE ZONAS SISMO ELECTRICAS Y USO DE SINCROFASORES
Por Elio Cuneo Hervieux.
1. CONTEXTO:
Una de las características principales del sistema eléctrico nacional es su larga extensión.
La entrada en operación de la interconexión en 500 kV del SING con el SIC, en noviembre
del 2017, permitió unir los dos principales sistemas, con lo cual las ciudades de Arica y
Puerto Montt quedasen eléctricamente unidas; la próxima puesta en servicio del proyecto
ISA también en 500 kV, permitirá que dicha unión sea fuerte y robusta, permitiendo
aprovechar todas las ventajas que ello involucra.
Sin embargo, la unión que claramente origina beneficios país, también lleva a enfrentar
una serie de desafíos técnicos y que, independientemente de los mismos, se debe
asegurar la continuidad de suministro con una alta probabilidad. Ante los ojos del país no
resulta aceptable cortes de suministros que afecten a un porcentaje de la población.
Algunos de los desafíos en la operación del sistema eléctrico nacional y que destacan en
forma inmediata; el sistema fundamentalmente es del tipo radial con una extensión del
orden de los 3000 km, distancia entre las ciudades mencionadas; alto impacto de las
condiciones hidrológicas por sus características impredecibles y que afectan a un
porcentaje no menor de la capacidad de generación del sistema; unidades generadoras
térmica, carbón y gas natural, diseñadas para operación en base pero que deben y
deberán enfrentar variaciones importantes en su niveles de generación; y finalmente
producto del cambio tecnológico y la baja en los costos de desarrollo, la entrada en
operación de un parque generador fotovoltaico y eólico, que en el mediano y largo plazo
se irá incrementando, originando una mayor volatilidad en los niveles de generación de
unidades tradicionales.
La introducción de tecnologías fotovoltaicas como eólicas para la generación de
electricidad, aun cuando económicamente resultan atractivas, desde el punto de vista de
la operación dada su intermitencia diaria, origina el desafío de considerar su reemplazo
con unidades existentes (en el corto y mediano plazo) y así asegurar el suministro
sistémico. Por lo anterior, el concepto de flexibilidad empieza a tomar una importancia
relevante. Al sistema se le exigirá niveles de flexibilidad cada vez más altos, producto de la
entrada de más y más generación del tipo intermitente. La flexibilidad mencionada a la
fecha es asumida por unidades térmicas e hidráulicas; en el caso de las primeras, unidades
a carbón que fueron diseñadas para operar en base, se enfrentan a operar en distintos
niveles de carga diariamente con tiempos de respuesta inferiores respecto a sus pares a
gas natural.

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Por la longitud del sistema eléctrico, del orden de 3000 km, el sistema eléctrico está
presente en zonas geográficas muy distintas, basta pensar en los niveles de pluviometría
de cada zona, densidad poblacional, etc. Desde el punto de vista telúrico, la posibilidad de
un sismo leve o mayor es cierta en cualquier punto de los 3000 km de la red eléctrica, pero
dicho sismo se concentrará en una zona bien específica no afectando a todo el país; sin
embargo la presencia de la red interconectada del sistema eléctrico, de no tomar medidas
correctivas en forma ágil y automática, el suministro puede ser afectado en zonas más allá
del origen de la perturbación. El presente escrito plantea un esquema que permite
enfrentar situaciones como la mencionada, minimizando el impacto sobre el suministro
global del país.
2. DEL PROYECTO.
Al ocurrir un sismo de cierta magnitud en el país, el sistema eléctrico de la zona
afectada puede enfrentar una pérdida de carga o generación. Ante la situación
mencionada el resto del sistema eléctrico percibirá un desequilibro, donde el nivel
de la perturbación dependerá de los niveles de importación o exportación de
energía respecto a la zona en donde se originó el movimiento telúrico. A modo de
ejemplo, consideremos variables eléctricas de dos subestaciones, una dentro y
otra fuera de la zona sísmica, las diferencias angulares entre las mismas se verán
alteradas respecto a la condición pre sísmica. Pues bien, la detección temprana en
la alteración de esas diferencias como la rapidez de cambio de las mismas, son las
que permiten tomar acción sobre el sistema eléctrico, en forma automática y
mucho más rápida que con la intervención de los operadores del sistema eléctrico.
El control de variables eléctricas, en nuestro caso, diferencias angulares, niveles de
tensión, etc., se efectúa a través de la tecnología de los Sincrofasores, la cual
actualmente se encuentra disponible en el mercado.
El detalle de la idea planteada, considera los siguientes aspectos:
2.1 Definición de Zonas Sismo - Eléctricas.
El sistema eléctrico se dividirá en 4 zonas Sismo Eléctricas, a saber:
 Zona Norte: Comprendida entre Arica y Copiapó, punto frontera S/E
Cardones (500 kV).
 Zona Centro A; S/E Cardones (500 kV) y S/E Alto Jahuel, 500 kV.
 Zona Centro B: S/E Alto Jahuel, 500 kV, y S/E Charrua 500 kV.
 Zona Sur: S/E Charrúa 500 kV hacia el sur.

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Las zonas mencionadas en esta primera etapa, se definieron considerando las
concentraciones de carga de cada una de ellas, como la presencia histórica de
sismos. La definición de las zonas mencionadas podrá alterarse dependiendo de los
resultados de estudios de mayor profundidad.
2.2 Uso de tecnología de los SINCROFASORES
La tecnología de los Sincrofasores actualmente se encuentra en uso, denominadas
Unidades de Medición Sincrofasorial (PMU) y su utilización está normada, por
ejemplo ver IEEE C37.118.12011 para medición y IEEE C37.118.2011 para
comunicación. La medición se efectúa sobre la base de un muestreo continuo de
las señales de tensión y corriente, N veces por ciclo, y que aplicando técnicas de
transformada de Fourier permite obtener la data asociada al fasor de tensión y
corriente, en magnitud y ángulo.
Como se requiere obtener los datos de los fasores de variables ubicadas en
distintos puntos geográficos, se necesita efectuar el muestreo en el mismo
instante de tiempo, por lo que resulta necesario efectuar una sincronización
respecto a una señal de referencia, obtenida normalmente del sistema GPS, Global
Positioning System, sistema que se basa en la red de 24 satélites que se
encuentran en órbita.
Con el uso de la señal de sincronización del sistema GPS, las mediciones de las
variables eléctricas obtenidas con las PMU en las distintas subestaciones, estarán
alineadas, por lo que resulta factible obtener las diferencias relativas y por ende el
estado de operación del sistema. Un cambio en esta diferencia relativa así como la
rapidez de cambio de la misma, puede indicar la magnitud de la perturbación
asociada.
La utilización de la tecnología sincrofasorial, para el uso planteado en el presente
escrito, debe ir acompañado con el desarrollo sistema de comunicaciones como
sistema de procesamiento de datos, software y hardware, computadores, que
permita entregar la data procesada a paquetes de software para visualizar
resultados como entrega directa de información sistemas SCADA.
El uso de las técnicas con los Sincrofasores, no es nueva y se encuentra en uso en
otros sistemas eléctricos.

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2.3 Instalación y ubicación de SINCROFASORES.
Los Sincrofasores deberán ser instalados en las principales subestaciones eléctricas
del país, fundamentalmente en un nivel de 500 kV, de forma que el estado
operativo del sistema eléctrico, a través del monitoreo continuo, de variables
como de tensión y corriente, pueda determinar el estado de operación del sistema
eléctrico de cada zona sismo eléctrica definida, como del global sistémico.
Detectada una contingencia a nivel sistémico, sismo mayor que da origen a una
perturbación en una de las zonas, ya sea por cortocircuitos, pérdidas de
generación o carga, los Sincrofasores enviarán la data respectiva al centro de
mando que procesa dichas señales, dando por tanto las señales respectivas para la
operación de los equipos de maniobra que originen la operación en isla de la zona
afectada.
Dado que la zona sismo eléctrico donde se originó el movimiento telúrico puede
ser importadora o exportadora de energía respecto a terceras zonas, el software
de mando que procesa las señales de los Sincrofasores, deberá entregar las
señales respectivas para desconectar consumos en áreas respectivas o dar señales
de partida inmediata a unidades de respaldo. Lo anterior involucra individualizar
los alimentadores que distribuyen los consumos así como las unidades
generadoras que su señal de partida pueda efectuarse sin la intervención del
operador de turno.
Dado que la operación descrita por el centro de mando de los Sincrofasores es
desarrollada en forma automática, resulta necesario efectuar los estudios de la
operación sistémica, como la programación asociada del software involucrado, en
forma previa a la entrada en productivo del sistema global de operación con los
Sincrofasores, sus sistemas de comunicación, etc. Lo anterior involucra efectuar un
trabajo arduo en forma previa, de manera de analizar y estudiar en detalle los
distintos escenarios de operación que puede enfrentar el sistema eléctrico, de
forma que el centro mando, entregue las instrucciones en forma automática,
cuando cualquiera de las perturbaciones analizadas pueda estar presente.
En el caso de unidades de partida rápida, en el segundo documento en el cual
presento la idea HACIA UNA RESILIENCIA SISTEMICA II, INCREMENTO DE LA
FLEXIBILIDAD OPERACIONAL, se efectúa una recomendación de la
instalación de paquetes de unidades generadoras en las distintas zonas
sismo eléctricas en donde exista suministro de gas natural, de manera que

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ante una contingencia del tipo comentada, estas unidades permitan el
respaldo inmediato.

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1. Título de tu Idea: *
HACIA UNA RESILIENCIA SISTEMICA I, DEFINICION DE ZONAS SISMO ELECTRICAS Y USO
DE SINCROFASORES
2. Breve descripción de tu idea: *
Definición de zonas sismo eléctricas dentro del país, en conjunto con el uso de la
tecnología de los Sincrofasores para el control de las variables eléctricas de las principales
subestaciones, fundamentalmente en 500 y 220 kV, permite determinar la presencia de
perturbaciones que puedan poner en riesgo la seguridad operacional de todo el sistema
eléctrico traduciéndose en corte de energía que afectan a un porcentaje importante de la
población nacional. Con sistemas de comunicación adecuados, en conjunto con software
que reciban la data en tiempo real de los Sincrofasores, es posible detectar estas
perturbaciones, tomando acción sobre interruptores de poder de líneas, cargas etc., de
manera de dejar la zona donde se origina la perturbación, con operación en Isla.
3. Calidad de la idea: Descripción del problema*.
Al ocurrir un sismo de cierta magnitud en el país, el sistema eléctrico de la zona afectada
puede enfrentar una pérdida de carga o generación. Ante la situación mencionada el resto
del sistema eléctrico percibirá un desequilibro, donde el nivel de la perturbación
dependerá de los niveles de importación o exportación de energía respecto a la zona en la
cual se originó el movimiento telúrico. A modo de ejemplo, consideremos variables
eléctricas de dos subestaciones, una dentro y otra fuera de la zona sísmica, las diferencias
angulares entre las mismas se verán alteradas respecto a la condición pre sísmica. Pues
bien, la detección temprana en la alteración de esas diferencias como la rapidez de
cambio de las mismas, son las que permiten tomar acción sobre el sistema eléctrico, en
forma automática y mucho más rápida que con la intervención de los operadores del
sistema eléctrico.
4. Calidad de la idea: Descripción de la solución*.
Uso de la tecnología de los Sincrofasores, PMU, en conjunto con sistemas de
comunicaciones, software de procesamiento de data, etc., permite tomar acciones en
forma rápida sobre los activos del sistema eléctrico, no dependiendo del factor humano,
dada los tiempos de procesamiento de información involucrada después de la ocurrencia
de la perturbación.
5. Factibilidad de implementación: Describe cómo llevarías a cabo tu idea.
Se debe considerar el desarrollo de diversos estudios, con la participación de especialistas
en las áreas de sistemas de potencia, expertos en PMU, empresas con experiencia en el

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tema, visita a centros de control de sistemas eléctricos donde usen tecnología y
conceptos mencionados, etc.
A lo anterior, estudios del sistema eléctrico, variaciones de la demanda, alimentadores
principales de puntos de consumo, proyección futura de generación intermitente,
recomendaciones de expertos en sismología en Chile, su opinión de la definición de zonas
sismo eléctricas, fronteras factibles, etc.
6. Factibilidad de implementación: Describe por qué tu idea podría ser implementable*
La conexión de los dos principales sistemas eléctricos del país en noviembre del 2017, así
como la entrada en operación de la línea ISA en 500 kV, más todos los proyectos futuros
de ampliación de sistemas de transmisión, obliga considerar escenarios de operación ante
contingencias que antiguamente no estaban presentes; la presencia de movimientos
telúricos en cualquier zona del país, se puede traducir en impactos mucho mayores a los
acostumbrados, por lo que resulta en una obligación frente a toda la sociedad, analizar
eventos que puedan afectar el normal suministro de electricidad; el uso de los
Sincrofasores es útil para la situación planteada como ante contingencias propias del
sistema eléctrico, por ejemplo fallas en líneas o subestaciones en 500 kV en algún punto
del sistema de transmisión.
7. Propuesta de valor: Describe los beneficios esperados de tu idea*.
a. Mayor seguridad sistémica.
b. Acciones de mayor rapidez ante contingencias que `por su velocidad de realización, no
permite tomar acción humana.
c. Menor número de población afectada.
d. Menor nivel de energía en falla
8. Propuesta de valor: Describe cómo cuantificarías los beneficios esperados*
a. Valorización de ahorros por energía no suministrada.
b. Valorización de la disminución del riesgo en la operación sistémica; en este último
caso visitaría otros centros de control que operen con la tecnología Sincrofasorial
preguntado su experiencia al respecto como los beneficios recibidos en la operación.
9. Grado de innovación: Describe por qué tu idea es innovadora y cómo se diferencia de otras
soluciones existentes*
Desconozco cuan innovadora es la idea, ni la he comparado con otras actualmente
existente a nivel país, pero es claro que la tecnología de los Sincrofasores está
actualmente en uso en otras redes internacionales.