Guia pràctica per a l'automatització intel·ligent de subestacions en distribucions d'energia elèctrica
El sistema d'automatització de subestacions (SAS), com indica el seu nom, es caracteritza per la seva capacitat de substituir funcions automàtiques per tasques manuals d'operadors. Les operacions automàtiques juguen un paper crucial en garantir l'operació segura i fiable de la transmissió i distribució d'electricitat. Les seves funcions inclouen, però no es limiten a, monitorització, recol·lecció de dades, protecció, control i comunicació remota.
Anteriorment, les Unitats Terminal Remotes (RTUs) s'utilitzaven únicament com a intermediàries entre l'equipament de commutació d'electricitat al nivell de procés a les subestacions i el sistema de gestió de xarxes d'empreses per a propòsits de vigilància a llarga distància (vegeu la Figura 1 a continuació).
Aquestes unitats estan dotades de múltiples entrades i sortides, servint com a interfícies de comunicació amb els centres de control de xarxa remots. Les Unitats Terminal Remotes (RTUs) i el Centre de Control de Xarxa (NCC) constitueixen conjuntament el Sistema de Supervisió, Control i Adquisició de Dades (SCADA), tal com es mostra a la Figura 1.
Hi ha diverses funcions específiques notables del sistema d'automatització de subestacions:
Per exemple, moltes funcions del Sistema d'Automatització de Subestacions (SAS) estan coordinades per a restaurar automàticament des de falles d'equips o falles de curt-circuit. Aquestes funcions impliquen diversos dispositius, amb les seves responsabilitats distribuïdes entre l'equipament primari (com interrumptors, transformadors, transformadors instrumentals, etc.) i l'equipament secundari (com relés de protecció, unitats de fusió, dispositius electrònics intel·ligents).
Figura 1 - El Sistema d'Automatització de Subestacions: Arquitectura dels Sistemes SCADA Clàssics
Conseqüentment, els cablats i connexions entre aquests dispositius i equips esdevenen complexos, necessitant un gran esforç i temps extens per a manteniment, reparació, ampliació o modificació. Es han fet esforços per reduir la quantitat de cablats i connexions implementant xarxes de comunicació en sèrie a diferents nivells de la jerarquia de la subestació. Aquests esforços han portat a solucions propietàries desenvolupades pels proveïdors d'equipament de subestacions.
Grans corporacions, inclosos grups sense ànim de lucre com l'Arquitectura de Comunicació d'Utilitats (UCA), que està compost per proveïdors d'equipament de subestacions i usuaris d'utilitats, estan treballant activament per millorar les comunicacions de subestacions. Ho fan participant en el desenvolupament de normes internacionals per a millorar la compatibilitat funcional i proposant arquitectures que ofereixen una banda passant més elevada. L'objectiu és millorar la fiabilitat de la comunicació tant dins de les subestacions com entre diferents subestacions.
L'arquitectura jeràrquica de l'automatització de subestacions en SAS es categoritza basant-se en les implementacions tecnològiques. El sistema d'automatització de subestacions consta de tres nivells: el nivell de la subestació, el nivell de baia i el nivell de procés (tal com es mostra a la Figura 2). Aquests nivells poden ser utilitzats per aconseguir diverses funcionalitats. En termes de especificacions tècniques, les dimensions d'un sistema d'automatització de subestacions (SAS) en subestacions de transmissió de molt alta tensió seran més grans en comparació amb les de subestacions de distribució de alta tensió.
En les subestacions modernes, el nivell de baia és una característica comuna, encara que en els primers dies del SAS, el concepte de nivell de baia no era reconegut.
Típicament, els sensors mesuren magnituds de corrent i tensió extremadament grans. S'utilitzen transformadors de corrent i tensió (CTs/VTs) per convertir quantitats substancials de corrent i tensió en valors estandaritzats, que després s'introdueixen als inputs dels relés. Els valors escalats solen corresponder a 5A (1A a Europa) per a la corrent i 120 Volts per a la tensió. En essència, els relés protectors o els dispositius electrònics intel·ligents moderns implementen la lògica de protecció.
Figura 2 - La estructura d'un Sistema d'Automatització de Subestacions que representa els nivells de subestació, baia i procés
Aquests dispositius detecten i mesuren els nivells de corrent elèctrica i tensió per calcular certs valors que són monitoritzats per la lògica de protecció, com ara la corrent elèctrica en els dos costats d'un transformador de Molt Alta Tensió (MAT)/Alta Tensió (AT). Quan un paràmetre supera un valor especificat (ajust de detecció), la lògica de protecció actuarà segons una seqüència predefinida de passos o un algoritme de control programat. Típicament, quan surt un problema, es envia una senyal de trip a l'interrumpidor corresponent per aïllar una línia o barra.
