Donada la interconnexió d’un gran nombre de plantes de generació renovable en zones remotes i sensibles al medi ambient presenta reptes de fiabilitat per al funcionament de la xarxa elèctrica. Construir una nova infraestructura de transport per mitigar els problemes de fiabilitat sol ser costós, consumeix molt de temps i sovint no és viable a causa de les limitacions ambientals. Per donar suport a un futur d’energia neta, minimitzar els impactes ambientals, reduir els costos de construcció i operació i garantir la fiabilitat de la xarxa, Southern California Edison (SCE) ha implementat l’esquema d’acció de resolució centralitzat (CRAS).
Reptes de la xarxa de transport de SCE
La desregulació del mercat elèctric de Califòrnia en el 1996, juntament amb els estàndards agressius obligats per l'Estat per a fonts d'energia renovables, han donat com a resultat un gran augment de plantes generadores de propietat independent que busquen la interconnexió a la xarxa de la SCE. La naturalesa d’aquestes plantes, que principalment són instal·lacions fotovoltaiques i eòliques, és tal que les ubicacions privilegiades es troben en zones llunyanes i remotes (on l’espai obert, el vent i la llum solar són abundants) que necessiten ser connectades amb xarxes de transport als principals centres de consum de Los Angeles, Califòrnia. A mesura que es genera més electricitat, la potència total que flueix en aquestes xarxes de transport assoleix o supera la capacitat disponible, provocant sobrecàrregues i altres adverses condicions quan sorgeixen interrupcions per fer front a contingències.
La forma de mitigació pot ser de dos formats:
1.- Construir xarxes de transport
2.- Instal·lar Remedial Action Schemes (RAS).
Construir noves línies de transport és molt car i és un procés llarg. La instal·lació de RAS és relativament econòmic i es pot aconseguir en un període de temps més curt. L'objectiu és el de garantir la fiabilitat del sistema per mantenir-lo segur. Els RAS, mantenen el sistema segur ja que esdevé com un nivell de protecció després que el sistema de proteccions un cop aquest després d'una activació falli. Les accions RAS, mantindrien el sistema en un estat operatiu i mantenir un funcionament fiable. De fet, gairebé totes les línies elèctriques que tenen connectades fonts de generació, tal com es mostra a la figura-1, són controlades amb esquemes RAS locals.
Figura 1. Fluxos de potència (fletxes vermelles) cap a la zona de càrrega de la conca de Los Angeles.
RAS autònoms
La SCE ha implementat 20 RAS a tot el seu territori on distribueix energia elèctrica. Aquests sistemes individuals amb relés i basats en algorismes lògics, estan dissenyats per conectar o desconnectar automàticament els generadors segons determinades condicions del sistema. Actualment, cada RAS està dissenyat com un sistema autònom, que inclou tots els relés, la instrumentació i altres equips necessaris perquè el RAS funcioni tal com s’ha dissenyat.
Tot i que els RAS autònoms han funcionat en el passat, aquestes configuracions no representen una solució eficaç en el futur. A mesura que augmenta el nombre total de RAS i incrementen les necessitats d'interacció entre RAS a les mateixes subestacions, es fa menys factible implementar un RAS de manera òptima, rendible i operativa. La figura-2 mostra la previsió de la SCE sobre el desplegament de RAS i també, mostra la complexitat d’aquests RAS que han d’interactuar amb nous RAS. A mesura que les interconnexions de nova generació impulsen la necessitat de RAS cada vegada són més complexes, les tecnologies implementades actualment estan superant les seves limitacions per abordar la manera en com múltiples RAS interactuen en una àmplia gamma de circumstàncies.
Figura 2. Desplegament de RAS autònoms a la SCE.
Esquema d'acció i resolució centralitzada (CRAS)
La SCE creu que un esquema d’acció de resolució centralitzada (CRAS), és la solució més factible per a tres raons principals:
1.- El CRAS, pot gestionar la complexitat del RAS que caldrà per interconnectar un gran nombre de projectes de generació agrupats geogràficament.
2.- El CRAS, accelerarà els horaris per implementar RAS i agilitzarà la feina necessària per posar en línia nous generadors.
3.- Els costos del CRAS versus els RAS autònoms, es compensen significativament amb els estalvis de diversos conjunts de relés que es requereixen per resoldre contingències comunes o quan les unitats generadores estan implicades en múltiples independents RAS.
Un CRAS, es diferencia d'un tradicional RAS autònom perquè la lògica per mitigar un problema es controla en un únic processador central, en comptes dels propis relés. Això supera la limitació de la complexitat lògica inherent al firmware natiu dels relés, cosa que permet una gestió més precisa de la interdependència entre la generació i el transport. Les millores dels CRAS respecte a les dels RAS autònoms inclouen:
1.- El processament lògic (analítica) es troba als centres de control en lloc de a la subestació, cosa que es tradueix en una facilitat de canvi de processament lògic significativament més gran
2.- La arquitectura està molt millorada, la qual, condueix a un millor disseny per protegir els actius del transport.
3.- Una millor estabilitat i consciència del sistema, que permet un abast global entre els RAS incorporats i la capacitat d’incorporar dades externes del sistema, inclosos els sincrofasors. Això també ajuda a prevenir fallades en cascada entre RAS interrelacionats
3.- Millorades Funcions d’automatització i de simulació, que permeten proves, depuració i anàlisi d’incidències de forma més exhaustiva. Un valor afegit d’aquesta millora és una reducció significativa durant les posades en servei en el que es refereix a la mà d’obra mitjançant procediments de prova automatitzats.
Aplicacions avançades habilitades per CRAS
La SCE considera al CRAS com una plataforma per a enfocaments programàtics per controlar la xarxa. Més enllà de la funcionalitat comunes del RAS, la SCE preveu utilitzar la plataforma CRAS per millorar la resiliència de la xarxa i la seguretat. S’està investigant la capacitat de processar dades des dels sincrofasors per utilitzar-la en la detecció de cables trencats de les xarxes de transport i la interrupció del flux de la línia abans que el conductor toqui a terra, evitant així provocar incendis forestals. També s’espera que el flexible processament lògic del CRAS permeti un dia procediments automatitzats de Blackstart i la restauració programada de la càrrega mitjançant comptadors intel·ligents de nova generació. També es poden incloure altres aplicacions avançades (figura-3): control de la bateria de xarxa, control de tensió i VAR i classificació de línia dinàmica.
Figure 3. CRAS-Enabled Advanced Applications
Font: IEEE Smart Grids
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada