Proves per sistemes de distribució intel·ligent.

Els sistemes de distribució intel·ligents que incloguin emmagatzematge, conformaran la xarxa del futur.

Per això, és necessari fer front a qüestions essencials relacionades amb l’adopció de conceptes de xarxes intel·ligents així com, els recursos energètics distribuïts (DER) a demés de la integració del emmagatzematge, les telecomunicacions, la ciberseguretat, etc., a les xarxa de distribució elèctriques per fer possible que el seu funcionament esdevingui eficient i fiable, alhora que proporcioni un beneficis econòmics.

Un  banc de proves del sistema de distribució intel·ligent de baixa tensió, és necessari per reproduir l qualsevol  xarxa de distribució i poder ser usada com a plataforma per estudiar diversos reptes i impactes de la integració de les DER en un sistema real de distribució. Un banc de proves, permet re-configurar per complert diferents models a escala  de qualsevol sistema de distribució BT amb o sense integració de les DER. Això sí, cal que el banc de proves, disposi de la capacitat de relacionar-se amb diversos simuladors en temps real, com podrien ser els simuladors digital en temps real (RTDS), Typhoon i Opal-RT, etc., per així, realitzar simulacions de Power Hardware In Loop (PHIL) que permetrien facilitar els estudis sobre el rendiment del sistema elèctric. 

Una de les primeres coses a fer per realitzar un banc de proves, és la d'identificar diversos elements bàsics del sistema de distribució real i generar els seus models a escala de laboratori per adaptar-los a l’entorn del banc de proves. En un banc de proves, el nivell de tensió es manté similar al sistema real. No obstant això, es redueix la potència nominal sempre que, es mantingui l'equivalència per unitat. 

Fonts

En un sistema típic de distribució, l’alimentació es subministra mitjançant un transformador de distribució de manera que en un banc de proves, es fa una disposició similar que s'alimenta des de la xarxa local mitjançant un transformador d’aïllament triangle-estrella. Com a resultat, les característiques d’impedància de la font del banc de proves són similars a les del sistema real. Per fer que el banc de proves sigui versàtil, el neutre del secundari del transformador no està rígidament connectat a terra.  El transformador disposa de tres fases i neutre. També es disposa d’un terminal de terra separat per fer la posada a terra. Això permet que un banc de proves reprodueixi sistemes de distribució amb transformadors de distribució amb connexions a terra o sense connexió a terra. Un banc de proves pot ser alimentat alternativament des d’un simulador de xarxa comercial, ja que aquest simulador de xarxa és una font de tensió controlada que pot generar diversos harmònics i perfils de tensió a règim transitori. Això permet, que el funcionament del banc de proves pugui emular diverses condicions del sistema d’energia, com ara fallades, caigudes de tensió i variació de freqüència, etc.

Mòduls de línia

Normalment, en els sistemes de distribució, l’energia es subministra a través de línies aèries i / o soterrades. Per imitar aquests conductors de potència, els mòduls de línia es dissenyen a partir dels seus models equivalents. Aquests mòduls són de dos tipus. Es poden reproduir longituds de línia de 60/120/180 m. mentre que l'altre pot replicar una longitud de línia de 15/30/45 m. Combinant aquests dos tipus de mòduls, es poden emular línies elèctriques de diferents tipus i longituds. No és nou utilitzar models físics de L/C per representar una línia de transport. De fet, s’utilitzen en moltes universitats per dur a terme experiments de formació dels sistemes de potència com ara, la regulació de tensió, efecte Ferranti,  la coordinació de relés, etc. La diferència principal entre una línia de transport i una línia de distribució, és la impedància del cable  que presenta una inductància més gran en el cas del transport respecte una línia de distribució, que te una menor impedància a causa de la distància que és més curta. L'efecte de les capacitats de càrrega de línia també és insignificant en les línies de distribució. 

Mòduls de càrrega

Les càrregues d’un sistema de distribució són les llars domèstiques, les petites empreses i els vehicles elèctrics, etc. Per emular càrregues convencionals s’utilitzen bancs de càrrega R/L i càrregues electròniques de corrent altern. Les cases amb sistemes fotovoltaics al terrat, actuen tant com consums o càrregues com a fonts o exportació d'energia. Els simuladors comercial de PV i els micro-inversors dissenyats per laboratoris, es combinen per representar a les llars amb energia solar. Els bancs de bateries d’ió-liti amb dispositius d’auto-descàrrega s’utilitzen per emular vehicles elèctrics i emmagatzematge de la comunitat. Aquests emuladors solars i de bateries amb inversors, es poden connectar en diferents punts del sistema per re-configurar el banc de proves per representar diversos escenaris pràctics.

Simulació en temps real (RTDS)

Un banc de proves ha de tenir la possibilitat de connectar-se al RTDS per dur a terme simulacions i realitzar estudis a nivell de sistema. Estan interconnectats per un amplificador de potència (PA)  blocs de comunicació de fibra òptica (FO). 

Un mòdul de comunicació entre el RTDS i l’amplificador de potència, ha de tenir un retard de l'ordre de unitats de µs. L'amplificador de potència, utilitza càrregues de calefacció per fer consumir molta l'energia. Q

Conclusió

La implementació amb èxit de les xarxes intel·ligents requereix de la participació i compatibilitat entre diverses disciplines i tecnologies. Un banc de proves reconfigurable  pel sistema de distribució, facilita les proves crítiques de diferents solucions d’última generació en un entorn controlat, necessàries per a l’adaptació de les noves tecnologies en la realització d’una xarxa de distribució intel·ligent i, per tant, condueix a una millor fiabilitat energètica. 

Font: Ramon Gallart