Digitalización de la subestación eléctrica
Una subestación eléctrica cumple muchas funciones, incluida la transferencia de energía desde líneas de alimentación de alto voltaje hasta líneas de distribución de bajo voltaje. Los sistemas secundarios de la subestación protegen, monitorean y controlan el flujo de alimentación a través de equipos primarios, como líneas de alimentación, barras colectoras y equipo de interrupción.
Los diseños convencionales de subestación dependen de largos tendidos con cable de cobre energizado que conecta los equipos primarios a otros dispositivos de sistema secundario en la caseta de control.
Los sistemas secundarios digitales modernos pueden implementar las unidades de fusión en el patio de la subestación para reemplazar gran parte de ese cableado de cobre. Las unidades de fusión digitalizan las señales eléctricas provenientes del equipo primario y envían los datos a los relés a través de cable de fibra óptica, lo que reduce el costo y el espacio físico ocupado del cableado de campo. Los datos se transmiten a través de cables de fibra óptica mediante pulsos de luz, lo que hace que sean mucho más seguros que los cables de cobre electrificados.
De hecho, los esquemas de protección pueden aprovechar la lógica adicional de los dispositivos electrónicos inteligentes (DEI). Cabante informa que Davao Light usa “funciones avanzadas [que] protegen la línea de energía eléctrica, especialmente en las zonas rurales, donde se precisa más sensibilidad y confiabilidad”. Nolasco Padillo, supervisor de Operaciones de Sistemas en Davao Light, también destaca que la recopilación de datos de alta resolución y la generación de reportes mejoran la visibilidad del sistema en el nivel de la sala de control. A su vez, lograr una mejor visibilidad implica que Davao Light puede identificar rápidamente los problemas y enviar a las cuadrillas de reparación.
“La digitalización se alinea con nuestro objetivo y nuestra misión de prestar mejores servicios al cliente, porque podemos restaurar (lo antes posible) el funcionamiento de nuestras subestaciones que están con un corte o con problemas de servicio.”
El costo, la seguridad y otros factores hacen que la digitalización sea un objetivo popular, pero la ingeniería de red necesaria para muchos sistemas secundarios digitales genera una dificultad nueva. Los datos deben moverse rápidamente —y sin interrupciones— entre las unidades de fusión y los relés para garantizar un disparo rápido. Existen muchos abordajes para resolver este desafío, y Davao Light decidió adoptar la norma técnica IEC 61850 internacional para maximizar la responsabilidad sobre los diseños.
Innovación en cada paso
Davao Light quería que su sistema secundario digital fuera reproducible y escalable, lo cual iba a simplificar el diseño de subestaciones en el futuro. También quería garantizar que el diseño lograra satisfacer las necesidades de las distintas poblaciones en toda la zona de prestación de servicios.
La ingeniera ejecutiva de Protección de Davao Light, Nesvelle Mae Pascua-Amper, explicó lo siguiente: “Los dispositivos de SEL son realmente personalizables, por lo que [cuando se pide un producto] podemos adaptar los relés o los dispositivos propuestos para que satisfagan nuestras preferencias y los requisitos específicos en cada subestación”. Homologar un conjunto de dispositivos con la adaptación detallada de cada dispositivo implica que los ingenieros pueden crear un único diseño de subestación, pero ajustar la configuración de los dispositivos para cada zona de servicios.
“En una zona urbana, precisamos contar con una subestación que se mantendrá en ejecución incluso si el servicio de red está interrumpido”, indica Cabante, mientras que las zonas rurales “requieren contar con detección de fallas de alta impedancia confiable debido a las líneas aéreas”.
Decidieron usar dos unidades de fusión inteligentes en su diseño: la unidad de fusión de protección, automatización y control SEL-401 y el sistema de protección, automatización y control SEL-421, cada una de las cuales también funciona como relé de protección de reserva, además de crear flujos de datos de valores muestreados para otros relés de protección en la subestación. Este grado de redundancia es importante para la protección de sistemas de energía eléctrica, especialmente con las fallas de impedancia alta en las que deben enviarse y procesarse señales de disparo en fracciones de segundos a fin de proteger la vida de las personas, la propiedad y los equipos.
Davao Light implementó una solución de redes definidas por software (SDN), la cual organiza previamente todas las rutas de comunicación y garantiza la disponibilidad de la red. Gray había brindado capacitación sobre SDN con el software de controlador de flujo de red definida por software SEL-5056; y los ingenieros de Davao Light innovaron a partir de esa base para crear una solución que mejorara la confiabilidad de un sistema con unidades de fusión primarias y de reserva.
Integridad. Trabajo en equipo. Innovación. Responsabilidad. Excelencia de servicio.
Los ingenieros de Davao Light sabían que su impulso de innovación debía estar atemperado por la responsabilidad de continuar con la prestación de servicios a la comunidad. El equipo planificó una serie de proyectos de subestación cada vez más complejas para mantener la confiabilidad y la seguridad como las máximas prioridades. Las subestaciones subsiguientes mantienen o mejoran esos estándares, al mismo tiempo que prueban métodos para reducir los costos.
En primer lugar, los ingenieros acondicionaron una subestación antigua con DEI modernos y algunos protocolos de comunicación conforme a IEC 61850 como método de implementación de pruebas, lo cual les brindó la confianza para avanzar. Las nuevas subestaciones construidas fueron implementaciones completamente de conformidad con IEC 61850, y las subestaciones que actualmente están en construcción probarán la interoperatividad de una variedad más amplia de dispositivos.
Padillo explica que cada diseño sucesivo les permite mejorar sin tratar cada subestación nueva como una hoja en blanco. “Gracias a nuestra experiencia con la primera subestación, pudimos mejorar la subestación siguiente. Aplicamos las lecciones que aprendimos de esas subestaciones, y la tercera es incluso mejor. Se espera que la cuarta [subestación] sea mejor y más eficaz”. A su vez, agregó de forma optimista: “Podemos seguir mejorando”.