html{display:none} Innovación, persistencia y un nuevo comienzo | Schweitzer Engineering Laboratories

La historia de la energía eléctrica en el país de Georgia

Innovación, persistencia y un nuevo comienzo

Eran las 2:30 de la mañana cuando llegó la primera llamada del Centro de Control Nacional. Todos interrumpieron lo que estaban haciendo cuando el gerente de despacho transmitió el mensaje.

“El operador ha llegado a la subestación de Ksani. Empiecen las preparaciones finales”.

Todos reanudaron su trabajo de inmediato.

Era el 16 de junio de 2011, en el país de Georgia. Un pequeño grupo de ingenieros se había reunido en el Centro de Control Nacional, la sala que supervisa el sistema de energía eléctrica de todo el país. Y tenían un plan. En 30 minutos, iban a crear condiciones de apagón de manera intencional al simular una falla, abrir un interruptor y disparar una de las líneas de transmisión de 500 kV más importantes del sistema de potencia georgiano.

La mayoría de las personas, sin importar cuál sea su industria, entiende lo que es un apagón y la gravedad de una situación semejante. Georgian State Electrosystem (GSE), la empresa suministradora de energía del país, entendía esto más que nadie. Su país había experimentado un equivalente de dos décadas de apagones continuos. Sin embargo, acababan de instalar un nuevo sistema de control de emergencia y querían ver si funcionaba en una emergencia real.

Este nuevo sistema provino de Schweitzer Engineering Laboratories (SEL).

Diego Rodas, un ingeniero de SEL, caminaba de un lado a otro de la sala de control. Él y su equipo habían dedicado los últimos meses a diseñar rápidamente el sistema de control de emergencia, escribir la lógica de los relés y simular pruebas en el campo, todo para cumplir con los requisitos especiales de GSE. Sabía que el sistema y la lógica eran sólidos, pero una prueba en vivo en una poderosa línea de transmisión siempre genera cierto temor.

La línea de transmisión en cuestión se denomina Kartli II. Es una línea de 500 kV que suministra energía directamente a la capital del país, Tiflis, donde viven y trabajan más de 1,500,000 personas. Asimismo, es parte de lo que se denomina “la columna vertebral” del sistema de potencia de Georgia. Si alguna línea de transmisión de la columna vertebral se cae, todo el sistema se cae.

Georgian State Electrosystem (GSE) es un operador de sistemas de transmisión de electricidad. La empresa tiene y opera 3,350 km de líneas de transmisión y 90 subestaciones. Su misión es desarrollar, mantener y operar un sistema de transmisión seguro, confiable, económicamente viable y accesible para todos los clientes.

Una situación típica que muestra lo que sucede cuando la columna vertebral cede ante demasiada presión y demanda.

“Nos gusta seleccionar la línea más crítica y la situación más crítica de la red para realizar una prueba en vivo”, explicó Aleko Didbaridze, un ingeniero de GSE.

Si todo iba bien, el sistema de control de emergencia de SEL detectaría la falla intencional, decidiría dónde y cuánta carga tirar, aislaría el interruptor adecuado, enviaría una señal de disparo a este interruptor e impediría un apagón en todo el país. Todo en menos de 100 ms.

Pero si las cosas no salían según lo previsto, si la lógica era equivocada…

“Las repercusiones habrían sido bastante grandes”, señaló Dave Dolezilek, Director Técnico Internacional de SEL. “Definitivamente había tensión”.

Dentro del Centro de Control Nacional, abundaban las pantallas enormes, que iluminaban una imagen del sistema de potencia de todo el país: cada línea de transmisión, cada subestación, cada generador, cada flujo de energía y nivel de voltaje. Sin importar lo que sucediera, todos lo verían.

Para GSE, el resultado de esta prueba significaba mucho. Iba mucho más allá de si el nuevo sistema hacía o no su trabajo. También acarreaba el peso de años y años de una energía eléctrica inestable y poco confiable en Georgia. Años de apagones constantes. Años de carga financiera.

Eran cerca de las 3:00 a. m. cuando Rodas verificó la lógica de relés una vez más y asintió su aprobación. Los operadores bajaron los umbrales de energía. Todos los ojos se fijaron en las pantallas de control y hubo un momento de silencio.

El gerente de despacho habló al teléfono.

“Corten la electricidad”.

Los operadores de GSE en el Centro de Control Nacional de Georgia se preparan para forzar condiciones de apagón de manera intencional en su sistema de potencia en vivo.

La línea iluminada que indicaba la línea de transmisión de 500 kV, Kartli II, desapareció.

Al instante, las pantallas de control se encendieron. El sistema de control de emergencia estaba tirando carga en las subestaciones de todo Georgia, y todas las luces seguían encendidas. Tenían energía. Todo Georgia tenía energía.

“Con el sistema de SEL, hemos presenciado nuestro último apagón”, dijo Ucha Uchaneishvili, el gerente de despacho. Todos los presentes en el centro de control celebraron una noche exitosa y un punto de inflexión en la energía eléctrica confiable de Georgia.

Pero hay una pregunta en el aire: ¿cómo es que GSE se encontró en su Centro de Control Nacional en medio de la noche con algunos ingenieros de SEL a punto de “desenchufar” su línea de transmisión más crítica?

La historia empieza con la independencia de Georgia.

Un país por su cuenta

En una pequeña sección del sudeste de Europa, en la intersección con Asia, se halla el país de Georgia. La rústica e imponente cordillera del Cáucaso envuelve ondulantes colinas verdes, pueblos abatidos por el viento y una creciente población. En la mitología griega, se dice que estas montañas son uno de los pilares que sostienen el mundo.

Más de un millón de personas viven dentro de las laberínticas calles de adoquines de Tiflis, la capital del país, donde la estatua de la poderosa madre Georgia vela por ellos día y noche. En una mano, sostiene vino, para quienes se aproximan como amigos; en la otra, una espada, para quienes vienen como enemigos.

Tiflis es un crudo contraste entre lo tradicional y lo moderno. Entremezclados con una arquitectura de la era espacial, hay edificios que parecen a punto de colapsar.

Esta combinación de lo viejo y lo nuevo no era muy diferente en términos del sistema de potencia de Georgia, específicamente, sus subestaciones. Junto a los pocos relés digitales más nuevos, había relés electromecánicos de entre sesenta y setenta años de antigüedad, cubiertos por carcasas plásticas que alguna vez había sido transparentes, pero ahora estaban rayadas y amarillentas por los años.

Los antiguos relés electromecánicos poblaban todas las subestaciones de Georgia, y dificultaban la estabilidad general del sistema de potencia.

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Georgia declaró su independencia como país a principios de la década de 1990. Antes de eso, formaba parte de un sistema de energía eléctrica grande e interconectado en la Unión Soviética. Cuando la Unión Soviética cayó, también lo hizo el sistema interconectado; se dividió.

La combinación de este sistema fracturado y el equipo obsoleto le pasó factura a Georgia. La pérdida de la interconexión llevó a la creación de brechas accidentales y consecuencias imprevistas, porque ya no había fuentes alternativas para compensar la interrupción de servicio en algunas líneas. Los relés antiguos tenían cero visibilidad del resto del sistema de potencia y ninguna manera de tirar la carga.

Durante más de 20 años, Georgia sufrió apagones continuos, a veces hasta 14 veces al año. Fue una gran carga financiera y económica para un país recientemente independizado.

Si una línea se cae, todo el sistema deja de funcionar

La columna vertebral, un circuito de líneas de transmisión de 500 kV, fue la principal fuente de inestabilidad.

La columna vertebral, que se extiende de oeste a este, transporta energía eléctrica desde la planta de energía hidráulica de Inguri hasta la rústica cordillera del Cáucaso y por todo el país para prestar servicios al área más poblada: Tiflis.

La demanda de carga de Tiflis ejercía tanta presión sobre la columna vertebral que provocaba fallas y disparos. El sistema, entonces, redirigía la energía a través de un circuito paralelo de 220 kV, que no es capaz de transportar tanta energía, de modo que se sobrecarga. Los antiguos relés electromecánicos de las subestaciones circundantes ven la sobrecarga y envían señales de disparo para proteger la línea de 220 kV contra daños. Sin embargo, debido a que el sistema no tiene manera de equilibrar la carga, esta acción desencadena un apagón.

Después de uno de los peores apagones de todo el país en agosto de 2010, el Ministro de Energía se involucró y manifestó inquietud por la gravedad de los eventos recientes. Los apagones han comprometido la seguridad nacional y la estabilidad de la economía.

Inmediatamente, GSE contrató a una empresa de consultoría líder para investigar las operaciones del sistema de potencia de Georgia, su comportamiento y sus respuestas a diversos eventos y contingencias. Después de recrear las condiciones del apagón de agosto de 2010 en un estudio del sistema, GSE supo cuáles eran sus requisitos principales. Necesitaban que su sistema de potencia detectara una falla, generara una decisión de tiro de carga y enviara esa decisión a un dispositivo de mitigación operando el interruptor del circuito en 100 ms o menos.

“Necesitábamos a alguien que pudiera proporcionarnos estos tiempos de entrega de señales rápidos entre las subestaciones de todo el país”, señaló Didbaridze. “Después de analizar la empresa, descubrimos que SEL podía ofrecer las tecnologías que necesitábamos para la entrega de dicha señal de disparo en un período muy breve y rápido”.

Con menos de cuatro meses para cumplir con la fecha límite de GSE, SEL especificó, diseñó, construyó, probó e instaló una solución denominada “sistema de control de emergencia”. Es un concepto basado en un control descentralizado (o distribuido). Rápidamente, estabilizó el sistema de potencia de GSE lo suficiente como para prevenir los apagones en todo el país y contener cualquier apagón de energía en áreas pequeñas. Cuando el sistema de control de emergencia se sometió a la prueba en vivo, funcionó en 12 ms, mucho menos del requisito de tiempo inicial de 100 ms.

Los ingenieros de SEL construyen simulaciones de sistemas de potencia en su laboratorio de simulación digital en tiempo real (RTDS). Les permite probar diferentes eventos de la vida real que ocurren en el sistema de potencia de un cliente para averiguar cómo reaccionan todos los dispositivos.

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Una vez instalado el sistema de control de emergencia, el desafío pasó a ser cómo minimizar aún más una interrupción de servicio durante una falla, cómo agregar más control y cómo añadir más visibilidad, más inteligencia y más funcionalidad. Para GSE, esto significó agregar un esquema de acciones correctivas (RAS).

Un sistema de RAS se cimenta en una administración centralizada. El controlador se encuentra en el Centro de Control Nacional y evalúa todo el sistema de potencia de GSE cada 2 ms mediante la comunicación con otros dispositivos, el monitoreo de los niveles de voltaje y los flujos de energía y la verificación de fallas. En otras palabras, el sistema de RAS está listo para actuar 500 veces por segundo para salvar al país de un apagón.

Con un sistema de protección tan rápido, la red de comunicaciones necesita poder estar a su altura. Por este motivo, GSE también procuró una red de comunicaciones actualizada, basada en SEL ICON, que cubre casi todas las subestaciones de Georgia. Es rápida: el tiempo de tránsito del mensaje entre el controlador de RAS central y cualquier otro relé del país es menos de un milisegundo.

Además, cada dispositivo de RAS en el campo lleva a cabo pruebas automáticas de manera constante para comunicar el estado de salud, el comportamiento y el desempeño del sistema de potencia. Cada vez que se produce una falla u otro evento, los dispositivos de SEL automáticamente generan informes detallados y sincronizados para que los operadores los revisen.

Un sistema de potencia para el futuro

Una vez implementado el sistema de RAS, GSE pudo centrarse en llevar a cabo más actualizaciones.

En 2014, GSE y SEL empezaron a actualizar diez de las subestaciones más fundamentales del sistema de potencia de Georgia. Alimentador por alimentador, reemplazaron los antiguos relés electromecánicos con nuevos relés digitales basados en microprocesador que reducen ostensiblemente la probabilidad de malos funcionamientos y disparos falsos.

Además, comenzaron a usar la localización de fallas por onda viajera (que localiza las fallas del sistema de potencia dentro del alcance de una torre), empezaron a monitorear todas sus líneas de transmisión con soluciones de sincrofasores, agregaron detección de oscilación de energía para aumentar la estabilidad del sistema, y mucho más.

Para GSE, el valor de la tecnología nueva va más allá de simplemente reducir la cantidad de apagones. A partir de 2014, GSE se convirtió en un operador de sistema de transmisión autorizado, lo que le ha proporcionado el poder de operar y planificar el desarrollo de la red de transmisión completa en Georgia. Ahora puede transferir energía hacia y desde Turquía, gracias a su nueva estación de conversión de CD de alto voltaje de 700 MW.

Como muestra de reconocimiento de sus mejoras, GSE recibió el premio a la Mejor Solución de TI para Empresas en 2014 por la exitosa implementación de sus sistemas de telecomunicaciones y SCADA. Además, ahora es una empresa con certificación ISO 9001:2008, lo que significa que cumple con estándares internacionales de calidad por su mejora continua y desempeño superior en todos los aspectos de sus negocios.

Todo empezó con la prueba de una línea de transmisión. Si bien parece algo pequeño, demostró las oportunidades monumentales que surgen de la creatividad y colaboración. Desde apagones generalizados hasta un control de emergencia y una administración total del sistema, GSE lleva a Georgia hacia el futuro y deja el pasado atrás.

—Fin—


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