Guía práctica para a automatización intelixente de subestacións na distribución de enerxía eléctrica
O sistema de automatización da subestación (SAS), como o seu nome indica, destácase pola súa capacidade para substituír funcións automatizadas por tarefas manuais do operador. As operacións automatizadas xogan un papel crucial na garantía dun funcionamento seguro e fiable da transmisión e distribución de enerxía eléctrica. As súas funcións inclúen, pero non se limitan a, monitorización, recollida de datos, protección, control e comunicación remota.
Anteriormente, as Unidades Terminais Remotas (RTUs) empregábanse exclusivamente como intermediarios entre o equipamento de conmutación de enerxía eléctrica ao nivel de proceso nas subestacións e o sistema de xestión da rede das empresas de servizos públicos con propósitos de vigilancia a longa distancia (véxase a Figura 1 abaixo).
Estas unidades están dotadas de múltiples entradas e saídas, actuando como interfaces de comunicación con centros de control de rede remotos. As Unidades Terminais Remotas (RTUs) e o Centro de Control de Rede (NCC) conforman xuntos o Sistema de Adquisición de Datos e Control Supervisado (SCADA), como se ilustra na Figura 1.
Hai varias funcións específicas notables do sistema de automatización da subestación:
Por exemplo, moitas funcións no Sistema de Automatización de Subestación (SAS) están coordinadas para restaurar automaticamente desde fallos de equipo ou cortocircuitos. Estas funcións implican múltiplos dispositivos, cunhas responsabilidades asignadas entre o equipo primario (como interruptores, transformadores, transformadores de instrumentos, etc.) e o equipo secundario (como relés protectores, unidades de fusión, dispositivos electrónicos inteligentes).
Figura 1 - O Sistema de Automatización de Subestación: Arquitectura de Sistemas SCADA Clásicos
Consecuentemente, o cablado e as conexións de fío entre estes dispositivos e equipamentos tornanse complexos, requirindo un esforzo substancial e tempo extendido para mantemento, reparo, expansión ou operacións de modificación. Esforzouse por reducir a cantidade de cablado e fio mediante a implementación de redes de comunicación en serie a diferentes niveis da jerarquía da subestación. Estas iniciativas leváron a solucións proprietarias desenvolvidas por fornecedores de equipamento de subestación.
Grandes corporacións, incluíndo grupos non lucrativos como a Arquitectura de Comunicación de Utilidades (UCA), composta por fornecedores de equipamento de subestación e usuarios de utilidades, están traballando activamente na mellora das comunicaciones de subestación. Fano isto participando no desenvolvemento de estándares internacionais para mellorar a compatibilidade funcional e propondo arquitecturas que ofrecen maior ancho de banda de rede. O obxectivo é mellorar a fiabilidade da comunicación tanto dentro das subestacións como entre diferentes subestacións.
A arquitectura jerárquica de automatización de subestación no SAS clasifícase baseada en implementacións tecnolóxicas. O sistema de automatización de subestación comprende tres niveis: o nivel de estación, o nivel de baia e o nivel de proceso (como se ilustra na Figura 2). Estes niveis poden aproveitarse para lograr diversa funcionalidade. En termos de especificacións técnicas, as dimensións dun sistema de automatización de subestación (SAS) en subestacións de transmisión de extra alta tensión serán maiores comparativamente coas de subestacións de distribución de alta tensión.
Nas subestacións modernas, o nivel de baia é unha característica común, aínda que nos primeiros días do SAS, o concepto de nivel de baia non era recoñecido.
Xeralmente, os sensores miden magnitudes extremadamente grandes de corrente e voltaxe. Empreganse transformadores de corrente e voltaxe (CTs/VTs) para converter grandes cantidades de corrente e voltaxe en valores estandarizados, que despois se introducen nas entradas dos relés. Os valores escalados corresponden xeralmente a 5A (1A en Europa) para a corrente e 120 Volts para a voltaxe. Na esencia, os relés protectores ou os dispositivos electrónicos inteligentes modernos implementan a lóxica de protección.
Figura 2 - A estrutura dun Sistema de Automatización de Subestación que representa os niveis de estación, baia e proceso
Estes dispositivos detectan e miden os niveis de corrente e voltaxe eléctricos para calcular determinados valores que son monitorizados pola lóxica de protección, como a corrente eléctrica nos dous lados dun transformador de Extra Alta Tensión (EAT)/Alta Tensión (AT). Cando un parámetro supera un valor especificado (configuración de pickup), a lóxica de protección actuará segundo unha secuencia predefinida de pasos ou un algoritmo de control programado. Xeralmente, cando surge un problema, envíase unha sinal de disparo ao interruptor correspondente para aislar unha liña ou barra.
