Importància de les mesures del sistema elèctric.

A l’agost del 2016, dues línies de transport de 500 kV al comtat de San Bernardino, Califòrnia, es van veure afectades per un incendi. 

Com a resultat, es van desconnectar de la xarxa més d'1 GW de generació solar. Afortunadament,  ningú va perdre el servei elèctric. En canvi, una falla en un generador a prop del llac Erie va provocar una pèrdua de generació lleugerament menor, però va afectar més de 50 milions de persones

Per què dos esdeveniments de mida similar van tenir un impacte tan diferent en el sistema elèctric?

L’apagada del 2003 i la desconnexió del 2016 van tenir resultats diferents de manera què, són només dos exemples de com es podria comportar un sistema estretament acoblat sota estrès. I els efectes de falles potencials, combinats amb un sistema estretament acoblat, podrien tenir conseqüències més pertorbadores ja que la xarxa incorpora fonts d’energia més diverses —i imprevisibles— com són l’energia solar i eòlica.

L'Energia a l’ecosistema de sistemes estretament acoblats

Tot i els excedents de la generació solar, els sistemes automatitzats de protecció i control van mantenir l'estabilitat de la xarxa. Però la generació solar no s’hauria d’haver desconnectat. Va fallar a causa d’una mala mesura. És a dir, una mala mesura captada per un instrument que funciona perfectament el qual, va fer exactament el que estava dissenyat per fer.

La possibilitat que un gran generador solar es desconnecti en un dia assolellat no és significativa, però si passa quan el sistema de transport d’energia està sotmès a tensions, podria provocar una falla amb efecte en cascada, tal com el que va provocar l’apagada del 2003 al nord-est de Califòrnia.

Una  forma eficaç per evitar aquests possibles perills és millorar la metodologia i la significativitat de mesures sofisticades comunicades entre diferents parts de la xarxa. 

Coneixement de la mesura d’electricitat

La mesura existeix a la intersecció de tecnologia i filosofia. De fet, la mesura l'electricitat es remunta a una era analògica. 

Les primeres preocupacions estan en com resoldre les mesures d’electricitat prevalent. Una manera és gràcies als PMU, els quals ajuden a fer coincidir l’oferta i la demanda de la xarxa mitjançant dades en temps real de diversos punts per donar una imatge general de les condicions de la xarxa. Aquesta representació permet augmentar l'automatització i integrar l'emmagatzematge d'electricitat, vehicles elèctrics i energia intermitent de panells solars o eòlics a la xarxa elèctrica.

Tot i els beneficis dels PMU, s'ha vist que hi havia alguna cosa fonamentalment diferent entre una mesura de PMU i altres mesuraments del sistema d'energia. Les mesures PMU es podrien utilitzar per avaluar la qualitat de la mesura, ja que la PMU caracteritza completament el senyal del sistema d’alimentació, on altres mesures simplement el resumeixen.

Aquesta caracterització, permetria veure per què els resultats de molts tipus diferents de mesures d'electricitat no coincideixen. Aquest desajust significa errors, pèrdua d'energia i ineficiències quan tant el centre com les fronteres de la xarxa tenen molts dispositius i sistemes que reaccionen amb més velocitat que les persones.

l "com" és tan important com el "què"

Durant dècades, s'ha vist fins a quin punt havien avançat els camps de la mesura d'electricitat. És més fàcil posar-se d’acord sobre com mesurar la longitud o el pes perquè els humans poden tocar i sentir les coses específiques que es vol mesurar, fins i tot si trien un quilogram en lloc d’una lliura per quantificar-lo. Però les mesures es queden curtes quan es tracta de quantificar conceptes abstractes com la bellesa, la intel·ligència o fins i tot algunes de les coses d’interès del sistema de potencia.

Al llarg dels anys, s'ha après que mesurar un concepte abstracte com la intel·ligència podia ser poc fiable si s’utilitzessin diferents enfocaments en les proves del CI. La solució era sempre utilitzar el mateix enfocament. Calia una normalització. I les mateixes incoherències van sorgir en les mesures de conceptes que semblen tenir només un peu al món material. Tot i que la duresa dels metalls, el valor octanat de la gasolina i la pressió del globus ocular capturada per les proves de glaucoma semblen quantificar una cosa física diferent, la "cosa" no es defineix mai, només el mètode mitjançant el qual es mesura. Per obtenir resultats consistents, totes aquestes mesures es basen en un procés prescrit.

Aquestes mesures s’anomenen mesures pragmàtiques o operatives, on el mètode de mesura està estretament definit, perquè és difícil definir exactament el que s'intenta quantificar.

Per exemple, es pren la potència reactiva suposada per ser consumida pels motors elèctrics en el camp magnètic del seu corrent altern. Originalment descrit com el wattless wattless impulsat per un "corrent de ralentí", el concepte de potència reactiva ha estat tan difícil de definir que va conduir a fins a 10 mesures actualment operatives i diferents en ús. Aquestes diferents mesures condueixen a discrepàncies que podrien costar tants diners com fiabilitat.

Cal crear processos de mesura d’electricitat que donin respostes uniformes a tot el sistema d’energia en lloc de continuar escrivint noves definicions per a coses que desafien la definició. Per això es va decidir desenvolupar un mètode d’implementació de PMU per eliminar els errors de mesura causats per les distorsions del món real.

Aquest desenvolupament va fer possible una tècnica per indicar als dispositius del sistema elèctric quan confiar (i quan desconfiar) dels resultats de les mesures.

Calibrar la mesura.

El problema de la mesura es pot resoldre. La solució requerirà que un grup d’investigadors multidisciplinaris, enginyers d’energia, experts en mesurament i operadors abordin els problemes amb una comprensió avançada de les mesures i implementin tot en estàndards lògics i aplicables. 

Com que els recursos distribuïts produeixen energia més ràpidament, amb menys marge per als marges d'error en un ecosistema energètic més divers, hi ha un gran avantatge per assegurar-se que aquests actius participin d'una manera estable. Cal tenir mesures que puguin revelar on es necessiten "coixins" addicionals, quant de grans són aquests "coixins" i quant es pot confiar-hi. 

Font:  Pacific Northwest National Laboratory (PNNL)