Una cierta clase de fallos incipientes
en los cables subterráneos son consecuencia de la entrada de agua y humedad y
la formación intermitente de arcos en los empalmes que se extinguen por sí mismos.
El fallo se resuelve rápidamente por sí mismo debido a la presión de vapor, con
el resultado de que los dispositivos de protección no entran en funcionamiento;
por eso se considera que estos incidentes se resuelven espontáneamente. Como
los cables subterráneos son frecuentemente un activo fundamental de la empresa eléctrica,
es esencial controlar e identificar estos fallos para la gestión proactiva de
los mismos y su mantenimiento predictivo. La supervisión continua y el análisis
automatizado de datos con inteligencia incorporada son cruciales para disfrutar
de esta funcionalidad de red inteligente.
Figura 1: Ejemplo de
fallo incipiente. En este caso se produjo un fallo que se resolvió por sí mismo
y que no exigió ningún corte de suministro
En la figura 1 se ilustra un ejemplo de
fallo incipiente ocurrido en una línea de suministro. El fallo alcanzó un
máximo en 1.287 A y duró 0,22 ciclos sin provocar ningún corte del suministro
ni el accionamiento de ningún fusible. Por lo tanto, no se guardó ningún registro
en los datos de gestión de cortes. En la supervisión posterior se detectaron
otros 140 fallos incipientes similares, hasta que se produjo, nueve meses
después, el fallo catastrófico que quemó un fusible de 65 A. Los valores de
intensidad y tensión de este incidente final se muestran en la figura 2, donde
se observa un pico de avería de unos 5.000 A. Entre el primer incidente y el
fallo catastrófico hubo otros fallos incipientes similares con picos de
corriente de entre 1.000 A y 3.000 A y con polaridad tanto positiva como
negativa. Ninguno de estos incidentes dejó huella en los datos de corte de
corriente ni provocaron ninguna interrupción del suministro a los clientes. El
análisis de tendencias y la cuantificación posteriores revelaron la evolución
progresiva de los picos normalizados hacia el momento del fallo final (figura
3). El pico normalizado aumentó hasta casi tres veces su valor inicial hacia el
final del período de supervisión. Esta observación indica que la integridad del
empalme del cable se fue degradando con cada nuevo arco.
Figura 2: Vista del fallo catastrófico que siguió a la situación de la figura 1, en el que se observan corrientes trifásicas a, tensiones b, análisis de fasores de corriente c y análisis de fasores de tensión d.
Figura 3: Tendencia de
la corriente de falta que provoca el fallo de la figura 2.
Este conocimiento casi en tiempo real de
la línea de suministro aumenta el valor de las instalaciones de sensores
existentes y es fácil de renovar. Aprovecha el potencial de los datos de subestación
que ya están registrando los sistemas de protección digitales pero que siguen
infrautilizados. Se obtiene así una capacidad de supervisión permanente.
Además, también demuestra que es posible identificar la huella de una clase
única de fallos de la línea de suministro que evolucionan a lo largo del tiempo
y se repiten en una etapa incipiente hasta provocar una avería real.
Puede realizarse un análisis similar de
otros tipos de incidentes de la línea de suministro, en particular de los
fallos permanentes de cables subterráneos.
La figura 4 ilustra un ejemplo de avería
de un cable lateral de la línea principal que se resolvió con un fusible de 40
A. Recoge las curvas en bruto de los datos de intensidad 4a y tensión 4b, así
como las de magnitud del fasor 4c 4d. Las curvas de intensidad muestran el
ciclo secundario de los picos de corriente.
Figura 4: Trazados de
formas de onda a–b y de magnitud del
fasor c–d para un fallo del cable subterráneo
Gracias al empleo de inteligencia
incorporada y al análisis automatizado, este incidente pudo detectarse y
confirmarse con los datos de la empresa eléctrica.
Además, este tipo de procesamiento
también detecta fallos en la línea de suministro adyacente. La figura 5 ilustra
un ejemplo de fallo de un cable subterráneo en una línea adyacente a la
supervisada. Las curvas muestran una caída de tensión y su efecto en la forma
de onda de la intensidad.
Figura 5: Formas de
onda de intensidad a y de tensión b y los correspondientes trazados de magnitud
del fasor de intensidad c y de tensión d para un fallo del cable subterráneo en
un alimentador contiguo
Por último, también se pueden observar y
analizar al nivel de la distribución algunos incidentes de transporte y
generación. En la figura 6 se ilustra un ejemplo de fallo en un punto anterior
del sistema de transporte. Las curvas revelan caídas de intensidad y tensión en
varias fases.
Figura 6: Formas de
onda de intensidad a y de tensión b y los correspondientes trazados de magnitud
del fasor de intensidad c y de tensión d para un fallo de transmisión aguas
arriba
El
camino hacia la red inteligente
El camino para conseguir una red
inteligente pasa por modernizar una red eléctrica centenaria para satisfacer o
superar las necesidades de la sociedad digital y fomentar la participación de
los clientes. Esto se consigue en parte asegurando o mejorando la adquisición
de datos, la gestión, el transporte, la interpretación y la automatización de
los sistemas en su conjunto, desde las instalaciones del cliente final hasta
las centrales eléctricas convencionales y renovables. El área clave para esta
modernización es la red de distribución y la última milla, que están
experimentando un cambio radical en relación con su diseño y su propósito
original. Se necesitan medios de comunicación para mejorar la protección, el
control y la automatización con distintos niveles de inteligencia para procesar
los datos de servicio y actuar con inteligencia, seguridad y a tiempo.
La detección en tiempo real y
automatizada de sucesos en redes de distribución, y su notificación casi en
tiempo real, son requisitos imprescindibles para alcanzar el objetivo final de
pasar a un modo de protección, control y supervisión en bucle cerrado. Esta
visión del futuro se materializará si se obtienen datos brutos útiles y se
emplean sistemas de inteligencia sin fallos que proporcionen información
práctica para tomar las decisiones de control adecuadas mediante una
infraestructura de comunicación fiable. Aunque muchos sensores en la red
proporcionan más datos, es decisivo extraer de forma oportuna y eficaz la
información esencial para lograr realmente los objetivos de la red eléctrica
del siglo XXI. Se espera que la integración de dichas funciones en el
funcionamiento de la red ayude de forma eficaz a que sea más eficiente, fiable,
robusta e inteligente que antes.
FUENTE:
Transcripción parcial del artículo
“Información, no datos” (Revista ABB 3/2009)
Autores:
Mirrasoul J. Mousavi, Vaibhav D Donde,
James Stoupis, Le Tang (ABB Corporate Research Raleigh, NC, Estados Unidos). John
J. McGowan (ABB Distribution Automation Allentown, PA, Estados Unidos)
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