Esta investigación presenta un análisis de confiabilidad en la operación del Sistema de transmisión de la Empresa de Generación Eléctrica San Gabán S.A. Actualmente cuenta con un sistema conformado por cuatro líneas en 138 kV entre las subestaciones de la C.H. San Gabán II y Azángaro. Posteriormente en 2018 se conectó las centrales hidroeléctricas El Ángel I, II y III con una potencia instalada total de 60 MW a través de la subestación El Ángel, teniendo una configuración tipo

1. “ANÁLISIS DE CONFIABILIDAD
EN LA OPERACIÓN DEL
SISTEMA DE TRANSMISIÓN SAN
GABÁN POR LA CONEXIÓN DE
LA C.H. ELANGEL”

2. Alumnos:
Washington Castro Canaza
Hermelinda Huarcaya Condori
Ricardina Gonzales Quispe
Carlos Estofanero Usnayo
Javier Francisco Lima Flores
Grover Castro Poma

3. INTRODUCCIÓN
Por diversos motivos los equipos de la red eléctrica enfrentan
fallas o interrupciones no programadas, las cuales no pueden
ser evitadas con este proyecto se busca evaluar el grado de
confiabilidad de la red de transmisión de la Empresa San
Gabán II, utilizando la herramienta de simulación de sistemas
eléctricos con el propósito de desarrollar una revisión de
indicadores de confiabilidad actualizado y centrado en los
requerimientos técnicos de los equipos logrando corregir
problemas identificados en la red existente.

4. RESUMEN
Esta investigación presenta un análisis de confiabilidad en la
operación realizado al Sistema de transmisión que está
conformado por la Empresa de Generación Eléctrica San
Gaban S.A. en actualidad cuenta con un sistema de transmisión
eléctrico conformado por cuatro líneas en nivel de tensión de
138 kV comprendido entre las subestaciones eléctricas de la
C.H. San Gaban II y Azángaro.
Posteriormente en el año 2018 se conectó las centrales
hidroeléctricas El Ángel I, II y III; con una potencia instalada de
60 MW, a través de la subestación eléctrica El Ángel.teniendo
una configuración tipo pi.

5. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO
EL PROBLEMA

6. Geográficamente se ubica al sur del Perú, en el Departamento de
Puno, provincias Carabaya y Azángaro. En el Sistema Eléctrico
Interconectado Nacional (SEIN) se ubica dentro del Área Operativa
Nro. 12: Puno y Puerto Maldonado (COES SINAC, agosto 2020).
ÁMBITO DE ESTUDIO Y APLICACIÓN

7. Figura 1. Ámbito de estudio. Ubicación del sistema eléctrico de San Gaban en el Mapa de SEIN
Fuente: Elaborado en base a la información del COES

8. FORMULACIÓN DEL PLANTEAMIENTO
DEL PROBLEMA
Hasta antes de finales de julio del 2018, el sistema de transmisión
de la empresa San Gaban estaba conformada por tres líneas en
138 kV.
En agosto del 2018 inicia su operación las centrales
hidroeléctricas Ángel I, II y III de propiedad de la empresa
(GEPSA) cada central con una potencia instalada de 20 MW, con
un total de 60 MW entre las tres centrales. la subestación de
transformación S.E. Ángel se enlaza al SEIN mediante el
seccionamiento de la línea L-1013 S.E. San Gaban quedando una
configuración mostrada en la Figura 2.

9. Las afectaciones que se presentan dentro de la red de
distribución atienden a desconexiones programadas y no
programadas de las líneas de transmisión y demás
componentes del sistema, este escenario suele ser frecuente
ya que a la fecha es mayor el flujo de potencia que circula en
las líneas y se manifiestan como perjuicio económico para la
empresa operadora.

10. Figura 2. Diagrama unifilar del sistema eléctrico San Gaban al 2020
Fuente: Elaborado en base a datos brindados por San Gaban II

11. Figura 3. esquema del proyecto descrito antes de interconectarse al SEIN
Fuente: Elaborado en base a datos brindados por la C.H. Ángel I II III (GEPSA).

12. 1.4 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
1.4.1 PROBLEMA GENERAL.
?Qué se quiere demostrar, al analizar la confiabilidad en la
operación del sistema de trasmisión San Gabán II, por la
conexión de las centrales hidroeléctricas Ángel I, II y III?

13. 1.4.2 PROBLEMA ESPECIFICOS
• ¿Cuál sería el diagnóstico del análisis de
confiabilidad en la operación del sistema de
trasmisión San Gabán II por la conexión de las
centrales hidroeléctricas Ángel I, II y III?
• ¿Cuánto representaría en costos económicos el
resultado del análisis de confiabilidad en la
operación de las líneas de transmisión de San
Gabán II, después de la conexión de las centrales
hidroeléctricas Ángel I, II y III?

14. 1.4 JUSTIFICACIÓN
a. TEÓRICA
La confiabilidad en la operación, es un tema que cada vez toma mayor importancia motivado
por las normas que rigen el sector eléctrico y las penalidades monetarias que deben afrontar
los concesionarios al incurrir en fallas o interrupciones del suministro no deseadas así como la
interrupción de energía eléctrica a los usuarios finales, la conexión de las centrales
hidroeléctricas Ángel I, II y III, determina una mayor probabilidad de fallas al incrementar la
cargabilidad de las líneas de transmisión, ocasionando que el sistema no cumpla
correctamente su función.
b. ECONÓMICA
Económicamente es una estrategia conveniente para la empresa concesionaria conocer el
estudio de confiabilidad operacional y las implicancias económicas que tuvo la conexión de
las centrales hidráulicas Ángel I, II y III al sistema de transmisión San Gabán.

15. 2 HIPOTESIS Y VARIABLES
2.1 HIPÓTESIS GENERAL
Al determinar el análisis de confiabilidad en la operación del sistema de
transmisión de la empresa San Gaban se podrá conocer el impacto que tiene la
conexión de las centrales hidráulicas Ángel I, II y III al sistema de transmisión San
Gabán S.A.
2.2 HIPÓTESIS ESPECIFICAS
• Al realizar el análisis de confiabilidad en la operación, permitirá conocer el
comportamiento y la operación del sistema de transmisión de la empresa
San Gaban S.A. antes y después de la conexión de las centrales
hidroeléctricas Ángel I, II y III.
• El análisis de confiabilidad en la operación de las líneas de transmisión antes
y después de la conexión de las centrales hidroeléctricas Ángel I, II y III;
permitirá conocer el impacto económico para el concesionario de la
mencionada conexión.

16. 3 OBJETIVOS
3.1. OBJETIVO GENERAL
Analizar el impacto, en términos de confiabilidad de la operación, en el
sistema de transmisión de la empresa San Gabán S.A. por la conexión de las
centrales hidroeléctricas Ángel I, II y III.
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Describir, analizar y evaluar la confiabilidad en la operación del sistema de
transmisión de la empresa San Gabán S.A.
• Realizar la estimación estadística de confiabilidad en la operación de las
líneas de transmisión antes y después de la conexión de las centrales
hidroeléctricas Ángel I, II y III al sistema de transmisión San Gabán S.A.
(Los objetivos estarán sujetos a la naturaleza y nivel de investigación)

17. 4 MARCO TEÓRICO REFERENCIAL
• Con el marco referencial se abordará el estado actual de los temas fundamentales que son la
base de este proyecto.
• Mediante este esquema, se reflejan dos aspectos importantes de la confiabilidad del sistema.
El primero de ellos, la seguridad en el sistema eléctrico, la cual se debe entender como un
factor más bien dinámico, que viene a reflejar la respuesta que tiene el sistema ante una
determinada contingencia.
• En segundo término, la suficiencia, término que refleja la existencia de las instalaciones
adecuadas para entregar el suministro en todo instante.
• Por suficiencia se debe entender un factor más bien estable, al cual pertenecen la mayoría de
los estudios, tanto probabilísticos como determinísticos, que son dos métodos para evaluar la
confiabilidad.
• Esto es debido a que el análisis que se realiza a partir de la red existente, no considera
aspectos de la operación como flujos, estados de elementos, límites de variables, etc. Por lo
general los estudios de suficiencia arrojan datos, basándose solo en disponibilidades de los
equipos, ya sean nominales o históricas.

18.  Por otra parte, y debido al carácter dinámico que se asocia a la seguridad, su
análisis se hace algo más complejo. Esto lleva a que el establecimiento de
herramientas para su evaluación sea aún un tema de estudio, dado principalmente
por la simulación y estudio de la respuesta del sistema ante determinadas
condiciones y contingencias.
Diagrama para el marco conceptual propuesto

19. 4.1 CONFIABILIDAD EN SISTEMAS DE TRANSMISIÓN.
• Los modelos probabilísticos para el análisis de confiabilidad comenzaron con Gaver y Col
(1964), inicialmente se hacía énfasis en las tasas de falla y duración de las interrupciones,
pero Billinton y Col (1968) comienzan a aplicar técnicas de Marcov para posteriormente
introducir las condiciones meteorológicas en los modelos.
• En Endrenyi (1971) aparece el estudio con acciones de seccionamiento de los tramos con
falla, posteriormente lo extienden Allan y Col (1976) y finalmente Billinton y Col (1984)
recopilan las técnicas más utilizadas hasta ese momento. Brown y Col (1998) proponen un
método para calcular y validar datos de confiabilidad de los componentes del sistema
basados en registros históricos de índices.

20. • En la mantención de ciertos niveles de confiabilidad y en la operación de la
red en general, se deben considerar las limitaciones y características de las
unidades generadoras, las restricciones del sistema de transmisión, junto a
otros factores como procedimientos de operación y la responsabilidad que le
cabe a cada participante de la red.

21. 4.2 USO DE UN MÉTODO DE CONFIABILIDAD
DE SEGUNDO ORDEN PARA ESTIMAR LA
PROBABILIDAD DE FALLA DE UN SISTEMA DE
ENERGÍA.
La escasez de suministro de gas hace que el gas sea caro e incluso puede
provocar cortes de energía.
La estimación de la probabilidad de falla del suministro de gas es un
componente esencial de un sistema de energía integrado.

22. En condiciones de suministro de energía integrado, existen correlaciones
entre los extremos de la energía eólica, las cargas de calor y la falla del
suministro de gas natural.
El método propuesto es eficiente en términos de precisión y tiempo
computacional. En comparación con un algoritmo mixto, que requirió 1 101.1
soluciones, para simular decenas de miles de muestras, el método propuesto
tarda 3,5 segundos en obtener una probabilidad de falla. Además, el
método propuesto mejora la precisión en al menos 10 veces en comparación
con la de un método de fiabilidad de primer orden.

23. 4.3 ÍNDICES DE CONFIABILIDAD
Si un circuito primario tiene usuarios residenciales, comerciales e
industriales se debe utilizar una combinación de varios tipos de
índices.
Los índices de confiabilidad de los circuitos primarios pueden
tener grandes diferencias entre las zonas atendidas por un
operador, por ejemplo, entre la zona urbana y la rural.

24. Además de los índices que establezca una regulación dada, un
operador o analista puede definir otros índices que sean
convenientes para su trabajo.
La calidad del estimador de un valor esperado depende del
número de datos disponible. Esto requiere un trabajo continuo
de toma de datos y almacenamiento de los mismos.

25. 4.4 TÉCNICAS PARA VALORACIÓN DE CONFIABILIDAD
Para valorar la confiabilidad de los sistemas de distribución se pueden utilizar los siguientes métodos:
Proceso de
Markov
La técnica de
bloques de
frecuencia y
duración
Simulación
de
Montecarlo
Su aplicación es limitada principalmente por que un circuito
De distribución típico tiene un numero muy grande de componentes
lo cual resulta en un numero de estados gigante.
Ha sido la técnica favorita para valorar confiabilidad en sistemas de
distribución por su facilidad de solución y analogía con los circuitos
eléctricos.
Es el método de solución mas versátil pues permite incorporar
métodos de componentes con cualquier distribución de probabilidad.
4.5 ANALISIS DE LA CONFIABILIDAD
Para evaluar la confiabilidad se puede partir del concepto de calidad,
el cual denota la confiabilidad del sistema y es posible abordarla por
dos criterios o métodos: determinístico y probabilístico.
Los métodos determinísticos son basados en examinar un
número de situaciones restrictivas escogidas de acuerdo al
planificador y a la experiencia del operador, tomando en
consideración de la incertidumbre de las cargas y la
disponibilidad de los componentes del sistema.
Los métodos probabilísticos reconocen la naturaleza aleatoria de las
cargas y las salidas de los equipos de generación/transmisión.
Dependiendo de los objetivos que se persigan con la evaluación la
cuantificación de la confiabilidad puede expresarse por una gran
variedad de índices.

26. 4.6. SISTEMAS ELÉCTRICOS DE POTENCIA Y CONFIABILIDAD
La finalidad de los sistemas eléctricos de potencia es suministrar energía a todos los clientes conectados al mismo. La energía viaja desde
las plantas generadoras atravesando la red de transmisión para luego ser distribuida a los clientes finales.
Por lo tanto, esa energía pasa por un sinnúmero de elementos que son parte de un extenso y complejo sistema.
Producto de lo anterior, los sistemas se han agrupado para ser analizados, desde el punto de vista de la confiabilidad, en tres niveles
jerárquicos, denominados como HLI, HLII y HLIII (proveniente del inglés Hierarchical Level).
Estos niveles jerárquicos se pueden apreciar en la figura 7. En el nivel jerárquico I (HLI) se estudia solamente la confiabilidad del sistema de
generación, considerando que todas las centrales se encuentran conectadas a un mismo nodo, en el cual también se encuentran todas las
demandas.
En el nivel jerárquico II (HLII) se estudia la confiabilidad del sistema compuesto generación – transmisión.
Por último, el nivel jerárquico III (HLIII) estudia el sistema completo, es decir, generación, transmisión y distribución. Figura 7. Niveles
jerárquicos en análisis de confiabilidad de sistema de potencia.

27. 4.7 ANALISIS DEL DESPACHO DE LA CH SAN GABAN II
Mostrar que el despacho de la Central Hidroeléctrica San Gabán II y las centrales hidroeléctricas Ángel I, II y III durante el estiaje del
2018 no generan riesgo para la operación del SEIN.
OBJETIVO
La Central Hidroeléctrica San Gabán II fue
diseñada para operar con una capacidad
de 110 MW y con 19 m3/s, sin embargo,
luego de una renovación de rodetes se ha
podido incrementar su potencia efectiva a
115.728 MW, la misma que fue
confirmada mediante las pruebas de
potencia efectiva de acuerdo al
procedimiento del COES.
Actualmente se considera que la CH San
Gabán II tiene una potencia efectiva de
115.728 MW y de acuerdo a los
procedimientos del COES la cifra de la
potencia efectiva se mantendrá para
efectos de remuneración de Potencia
Firme en 115.728 MW mientras que la
capacidad de generación real no baje en
más de 5%.
La generación de San Gabán II y Angel I - II
– III sería evacuado al SEIN a través de las
líneas L-1009 y L-1013, L1051 y L-1010,
líneas que se derivan de las primeras L-
1009 y L-1010 (doble terna de San Gabán II
– Azángaro en 138 kV)
Las Centrales Hidroeléctricas Angel I, Angel
II y Angel III están próximos a entrar en
operación y para lo cual ha previsto su
conexión al SEIN en la línea de transmisión
L-1013, mediante una conexión PI. La
potencia total de las tres centrales suma
60 MW.

28. ANTECEDENTES
1. GEPSA presentó el levantamiento de las observaciones del
COES el dd-04-2018, donde para el análisis de flujo de carga y
estabilidad transitoria se consideró potencias reales generadas
por la CH San Gabán II en el periodo de julio – agosto de 2017.
Obteniéndose las potencias más representativas en los escenarios
de mínima, media y máxima demanda.
2. En el periodo de estiaje la CH San Gabán II es despachada
preferentemente con el criterio de guardar agua para las horas
punta, aprovechando que cuenta con un embalse regulador de
140,000 m3.
Fuente COES Elaboración propia
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
0:30
1:30
2:30
3:30
4:30
5:30
6:30
7:30
8:30
9:30
10:30
11:30
12:30
13:30
14:30
15:30
16:30
17:30
18:30
19:30
20:30
21:30
22:30
23:30
MW
Despacho del 15/07/2018
Despacho de CH San Gabán II

29. Diagrama Unifilar sin Proyecto Diagrama Unifilar con Proyecto
La Central Hidroeléctrica San Gabán II
se conecta al SEIN a través de
una línea de doble terna a la
subestación Azángaro
Las Centrales Hidroeléctricas Angel I, II
y III se conectarán al SEIN a 3
Km de la SE San Gabán II,
mediante una conexión PI que
seccionará la L-1013.