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permite establecer relaciones exactas de tiempo y ángulo de
las mediciones en toda la red. Esto es muy superior a las
bases de datos de los sistemas SCADA y de gestión de la
energía (EMS, por sus siglas en inglés) actuales, que dependen
de las unidades terminales remotas SCADA preexistentes
que transmiten valores no sincronizados cada 4-5 s. Las
PMU recopilan los valores de fase y secuencia de las tensiones
y corrientes, los flujos eléctricos, la frecuencia y la tasa
de cambio de la frecuencia. También se están incluyendo
valores de puntos binarios y analógicos en los flujos de datos
de las PMU para proporcionar estados de los disyuntores,
distancias de falla e indicaciones del tipo de falla.
El sistema actual sirve como herramienta para que los
ingenieros y operadores observen el comportamiento del
sistema y realicen un análisis posterior sobre las alteraciones
y los eventos. Se ha instalado en la consola del operador
del sistema de transmisión como herramienta no operativa
durante la última década. Esto permite a los operadores
familiarizarse con la tecnología, entender los eventos y datos
del sistema en tiempo real, así como revisar los eventos y la
información que no son observables a través del EMS. Las
mediciones transmitidas de la red y las visualizaciones del
estado del sistema están disponibles, como se muestra en
la figura 9. Se está desplegando una nueva arquitectura de
la WASA con ciberseguridad avanzada y cumplimiento de
la seguridad normativa para las operaciones en tiempo real
como complemento del EMS. Esto permitirá a los operadores
del sistema de transmisión tomar decisiones operativas
en tiempo real a partir de la información del sistema WASA
y del EMS.
Se están desarrollando varias aplicaciones de gestión de
incendios forestales para el sistema de WASA, incluido un
sistema de software de visualización de múltiples niveles
a través de mapas SIG que mostrará la ubicación precisa
de las fallas, además de los datos de eventos puntuales y
meteorológicos (viento, incendios y rayos), lo que ayudará
a la empresa a despachar al personal con rapidez, realizar
análisis de eventos y restauraciones, y gestionar los eventos
de PSPS.
Sistemas de FCP de transmisión
Hemos explicado cómo SDG&E fue pionera en el desarrollo
de un sistema de FCP de distribución para recopilar mediciones
de los sincrofasores en flujo de los circuitos de distribución
y disparar de manera rápida una sección del circuito
con un conductor roto para que el dispositivo caiga inactivo.
La FCP es ahora objeto de un programa de instalación generalizado.
En 2019-2020, SDG&E aprovechó esta experiencia
para desarrollar sistemas de FCP de transmisión (TFCP,
por sus siglas en inglés). Uno de los esquemas se basa en el
procesamiento en tiempo real de los flujos de datos de las
PMU que ya se recopilan de las omnipresentes subestaciones
de transmisión que dan servicio al sistema WASA. En
la figura 10 se muestra una configuración típica del sistema
TFCP para una línea de transmisión de dos terminales. En
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2022, se están desplegando esquemas de TFCP para probarlos
en circuitos de transmisión de 69 kV.
En la figura 2 se incluye una línea de tiempo para la caída
de un conductor de distribución desde 30 pies (9 m). Un conductor
de transmisión aéreo roto a 60 pies (18 m) en el aire
tarda aún más, casi 2 s, en llegar al suelo. Con las mediciones
de la PMU y los algoritmos de detección, los controladores
y relés de las subestaciones pueden disparar los disyuntores
de los terminales de la línea y desactivar una línea en
el momento en que un conductor roto haya caído solo unos
metros. El conductor caerá en el suelo o en la infraestructura
subterránea, sin energía, por lo que se evitará el riesgo de
incendio.
El sistema de medición y los algoritmos de TFCP son
muy diferentes de los desarrollados para la protección de
la distribución y dependen en mayor medida de las mediciones
de corriente de la línea. Un método de TFCP utiliza
comparaciones de corriente sincronizadas a partir de los
flujos de datos de las PMU de los terminales de línea para
observar los flujos de carga previos al evento y detectar con
rapidez las aperturas de los conductores, incluso en líneas
de terminales múltiples. La carga de corrientes en secciones
de conductores rotos desde cada extremo ayuda a localizar
una apertura para el rápido despliegue del equipo de campo.
Junto con los algoritmos FCP, el esquema TFCP incluye la
detección de fallas a tierra de alta sensibilidad para disparar
dentro de unos pocos ciclos de potencia en los eventos de
riesgo de incendio sin ruptura, como las ramas de los árboles
que caen y soplan en las líneas desde afuera del derecho de
paso de la gestión de la vegetación.
El sistema TFCP puede detectar y desabastecer una línea
en menos de 400 ms en el caso de eventos de caída de conductores
y fallas a tierra en arco de miles de ohmios, ya sea
que estén acompañadas por una ruptura o no. El diseño se
basa en controladores de automatización instalados en subestaciones
adyacentes a los relés de protección. Los flujos
de datos de la PMU procedentes de los relés locales y de
los terminales de línea remotos, los mismos flujos de datos
suministrados al sistema WASA en el centro de control,
proporcionan mediciones completas de corriente y tensión
en tiempo real al controlador. Los algoritmos programados
detectan la evidencia de una apertura de conductor o de una
falla a tierra de baja corriente y emiten comandos de disparo
a través de las salidas de los relés locales a los disyuntores de
línea del circuito. Algunos relés también están programados
con una lógica interna que puede detectar aperturas de conductor
en paralelo con el esquema a partir de las PMU y los
controladores de automatización.
El equipo y la programación de TFCP se han probado
ampliamente en un modelo de una sección del sistema de
transmisión de 69 kV de SDG&E, programado en conjuntos
de simuladores digitales a tiempo real en las instalaciones
tecnológicas integradas de la empresa y en las instalaciones
de los desarrolladores. En las pruebas de hardware-inthe-loop
de laboratorio, la solución TFCP ha demostrado su
enero/febrero 2022
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