Mitigando el riesgo de incendios forestales en el sur de California

“Hay momentos del año en los que hay un riesgo elevado de incendios para nuestros clientes debido ael combustible seco o los vientos de Santa Ana”, explica Charlie Cerezo, ingeniero de Protección y Automatización de Distribución para San Diego Gas and Electric (SDG&E,por sus siglas en ingles ). “Solíamos predecir estas épocas. Ahora parece que el riesgo existe durante todo el año”.

Estos riegos mayores son una inquietud para las empresas de servicios públicos como SDG&E, una empresa de propiedad de inversionistas que presta servicio a 3.7 millones de personas en San Diego y el sur del condado de Orange, con un área de servicio de 4,100 millas cuadradas (10,619 kilómetros cuadrados).

Ocasionalmente, una línea eléctrica aérea (también conocido como un conductor) puede romperse y caer al suelo; por ejemplo, cuando un automóvil choca con un poste o una línea sufre daños por un árbol caído o un rayo. La probabilidad de que esto suceda es mínima, pero cuando un conductor roto toque el suelo, los resultados pueden ser graves.

Los equipos de protección tradicionales pueden detectar esta falla, pero demoran segundos en responder. Un conductor con corriente también puede caer sobre tierra de alta resistividad, asfalto seco o una superficie de concreto, con lo cual se crea una falla de alta impedancia que es difícil de detectar usando equipos tradicionales. Incluso cuando se detecta una falla y se genera un disparo en una fracción de segundo después de que un conductor toca el suelo, puede ser demasiado tarde. si las condiciones son ideales para los incendios forestales.

Chris Bolton, gerente de Ingeniería de Automatización y Control de Protección de Sistemas en SDG&E, explica: “Existe un riego para la vida, la propiedad y el territorio. Un incendio no necesita cubrir muchos acres para dañar o destruir varios hogares”.

¿Entonces, cómo se evita que un conductor roto cause un incendio forestal? Depender de los dispositivos de protección tradicionales podría no ser suficiente, en especial si el conductor roto causa una falla de alta impedancia. Sería necesario detectar la rotura y cortar la electricida incluso antes de que el conductor tuviera la oportunidad de tocar el suelo. Los ingenieros de SDG&E decidieron encontrar una manera de hacer exactamente eso, pero los conductores rotos han sido frecuentes en la industria durante años, así que se necesitaría innovación, colaboración y pruebas significativas para encontrar una solución nueva.

“Era una idea”, explicó Bolton. “Solo eso. En SDG&E, tenemos la libertad de probar cosas nuevas, de ir a un entorno no operativo y probar estas ideas mediante la colaboración con un tercero”.

SDG&E y Schweitzer Engineering Laboratories (SEL, por sus siglas en inglés) dedicaron un tiempo considerable a la lluvia de ideas, colaboración, innovación y la resolución de problemas. Identificaron que la respuesta podría tener algo que ver con los datos de alta resolución transmitidos por los dispositivos en todo el sistema de potencia. Estos datos, denominados “fasores sincronizados” o “sincrofasores”, son medidas de alta velocidad de los ángulos de fase, los voltajes y las corrientes con marcas de tiempo, o sincronizados. Estos datos transmitidos por las unidades de medición fasorial (PMU, por sus siglas en inglés) proporcionan más información en tiempo real de todo el sistema de potencia que la que las empresas suministradoras de energía han tenido antes, a una velocidad de entre 30 y 60 medidas o más por segundo de cada dispositivo digital (los métodos anteriores generalmente reportan una medición por segundo, como mucho).

“Es como un microscopio con el que se puede ver el sistema de potencia”, explica Tanushri Doshi, gerente de Ingeniería de Protección de SEL.

Los datos de sincrofasores son lo suficientemente rápidos y precisos para que un análisis avanzado detecte conductores rotos en una fracción de segundo, más rápido que el tiempo que demora un conductor caído en tocar el suelo.

Muchas empresas suministradoras de energía, incluida SDG&G, tienen infraestructura existente que puede usarse en una solución de protección contra conductores caídos (FCP, por sus siglas en inglés): unidades de medición fasorial (PMU, por sus siglas en inglés) u otros dispositivos de campo, como los relés y los medidores, que pueden transmitir datos de sincrofasores; controladores de automatización en la subestación que pueden concentrar y analizar datos; y sistemas de comunicación de área amplia para el envío de datos.

Puesto que la mayoría de los relés y medidores de SEL pueden funcionar como las PMU, SDG&E ya tenía una buena base para una solución de FCP. En colaboración con SEL, diseñaron un sistema en el cual esos relés y medidores en el campo recopilan datos de sincrofasores y luego los envían al controlador de automatización en tiempo real (RTAC, por sus siglas en inglés) de la subestación. Estos datos se envían a lo largo de millas de terreno, por radio o por redes celulares privadas. El RTAC recibe los datos, y un algoritmo patentado desarrollado por SDG&E y SEL e implementado en el RTAC analiza los datos. Cuando descubre anormalidades de voltaje que indican un conductor roto, el RTAC envía un comando de disparo al relé más cercano al conductor roto a fin de aislar y cortar la energía a esa sección del circuito. Todo esto sucede en apenas milisegundos, cuando la línea todavía está en el aire.