Artículo BIT
La electrónica en la industria: la electrónica en el sector eléctrico
La Electrónica en la Industria 60 La electrónica en el sector eléctrico En el presente artículo se pretende ofrecer una breve visión de la aportación de la tecnología electrónica en todos los procesos de una Empresa de Producción Transporte y Distribución de energía eléctrica5 desde que se genera hasta que es entregada al cliente en condiciones adecuadas de suministra en sustitución de otros sistemas tradicionales5 fundamentalmente por razones de rapidez9 eficacia5 flexibilidad y Fernando Gonzalo José Carlos Serrano LAS actividades básicas del Sector Eléctrico están orientadas hacia la Generación Trans porte y Distribución de la energía eléctrica como servicio público con el mayor grado de eficiencia técnicoconomica1 compatible con un determinado nivel de seguridad y calidad del suministren Los requerimientos socialesT con una demanda c ciente de mejor calidad de vida1 asi como las magnitudes macroeconómicas orientadas al mejor aprovechamiento de unos recursos cada vez más escasos1 unidos a las 61 La Electrónica en la Industria especificidades técnicas del propio servicio que deben prestarse en condiciones cada vez más eficientes y seguras1 demandan un esfuerzo innovador continuado que necesariamente pasa por la utilización creciente de la electrónica en todos los procesos que han de llevarse a cabo para garantizar la calidad del suministm Pasaremos a continuación a analizar el impacto de las nuevas tecnologías en cada uno de los Sistemas siguientesi 1 Sistemas de ControL TelecontroL Control local y Automatismos Medida de contadores y Gestión de Clientes 2 Sistemas de Protección electro 3 Sistemas de Comunicaciones A Sistemas de Seguridad Industrial y PersonaL 5 Investigación SISTEMA DE CONTROL Un sistema eléctrico precisa mantener un equilibrio continuo entre la generación y una demanda permanen temente variaba manteniendo la frecuencia del sistema1 los niveles de tensión y la seguridad del suministroI Por otra parte1 el coste de la generación con los requisitos anteriores debe aproximarse a un mínimo establecido Así mismo y por razones de seguridad entre otras1 los sistemas eléctricos funcionan normalmente interconecta dos entre ellos1 incluso a nivel supranacionaL Los Sistemas de ControL que integran las funciones de transmisión de información y de control están siendo utilizados por las Empresas Eléctricas como una hen mienta inmprescindible para conseguir los fines antes descritos1 ya que permiten la toma de decisiones más idóneas de una forma rápidat precisa y segura para la gestión de las redes eléctricas La rápida evolución de los avances tecnológicos en los campos de la transmisión y de la informática están per mitiendoI asimismo extender los sistemas de telecontrol a todos los niveles de las redes eléctricasI desde las redes de transporte en alta tensión hasta las de distrib ción de los propios usuar Inicialmente la gestión de las redes eléctricas se lim taba al control global de la denominada red primaria de transporte y generación fundamentalmente por prob mas de capacidad de cálculo en tiempo real de los orde nadores existentes El desarrollo de equipos mucho más potentes y los requisitos de seguir aumentado la calidad de servicio controlando al máximo los costesi tanto de generación como de perdidas en el transporte1 reparto y distribución de la energía1 ha hecho que se adopte un control global del sistema mediante1 una jerarquización y distribución en los niveles más aprop dosT dependiendo de la filosofía de explotación de cada empresa TABLA I SISTEMAS DE CONTROL 1 Telecontrol Interconexión de redes Nivel nacionaL Nivel supranacionaL Generación Regulación frecuenciapotencia Despacho económico Arranque y parada de grupos Supervisión Redes de Transporte y Reparé Supervisión y ControL Repartos de cargas Estimador de estadc Estudios de seguridad Regulación de transformación Optimización de perdidas de la red Redes de Distribución Supervisión y controL Control de tensión 3 Medida de contadores y gestión de clientesI ConexiónAdesconexión de servicios no esen ciales fControl Centralizado Análisis de curvas de carga Transmisión de la lectura a distancia SISTEMAS DE PROTECCIÓN ELÉCTRICA Ante la aparición de un defecto o falta en una red trica los sistemas de protección deben despejarla en el tiempo mínimo posible 100 msegj para garantizar el aislamiento del defecto y evitar perturbaciones pernr nentes en el resto del mismc Para proteger debidamente a una instalación de trans misión o transformación de energía eléctrica1 es necesa ria la coordinación entre los equipos de protección de cada extremo de la líneaT y el enlace de comunicaciones entre los terminales en cada extremo de la misrm Las señales de teleprotección pueden clasificarse en dos gruposI según el tipo de información a transmitirse es decir a Sistemas analógicos de protección bj Sistemas de protección mediante ordenes En los primeros1 se miden los valores de amplitud y fase y son comparados en cada extremo de la línea Los enlaces de comun ciones son necesarios para transmitir la información cuantitativa al terminal distante con la velocidad y prech sión necesarias para que pueda ser efectiva En el caso de los sistemas de protección por ordenes la señal transmitida contiene mensajes de ordenes en lugar de información cuantitat Este sistema puede funcionar en uno de estos dos modosa dando una 62 TABLA II SISTEMAS DE CONTROL 2 Control local y automatismos Centrales de generación térm Control de quemadores Control de combustión Control de temperatura del vapor Control de agua de alimentación Control de condensado Centrales de generación nuclear Control de barras Control del flujo neutrónicc Supervisión de parámetros de seguridad Sistemas de protección del reactor Centrales de generación hidráulk Control del distribuidor Control de velocidad Control de compuertas Sistemas de protección y arranque autt máticcx Subestaciones de transporte1 reparto y distrN bución Reenganchadores Sistemas de reposición automática Sistemas de detección de tierras resiste tes Control integral orden de desconectar ímodo de disparoj o de no nectar es decir bloquear tmodo de bloqueos En el pr mero se puede emplear la orden de desconectar en el extremo de recepción para ocasionar la desconexión sin tener en cuenta el estado de los equipos de protección locales fdisparo directojo alternativamente1 puede emplearse para efectuar una desconexión sólo si los equipos locales de desconexión han intervenido fdeso nexión permisivas En el modo de bloqueo la señal trans mitida se emplea para impedir el funcionamiento de la protección locaL En todos estos casos es preciso un se vicio de telecomunicación rapidc fiable y seguro1 máx me cuando coincide con una perturbación importante en la línea de energia SISTEMAS DE COMUNICACIONES De las primitivas redes de comunicaciones telefónicas basadas en cables a veces utilizando las torres del tend do eléctrico como soporte1 se pasó en la segunda mitad del siglo a sistemas de ondas portadoras sobre las líneas de Alta Tensión El espectro limitado y las neces dades crecientes de canales de comunicación para el control del sistema eléctriox motivó el paso a otras te nologías basadas fundamentalmente en la transmisión via radie los cables de fibra óptica y en un futuro próx mo los enlaces vía satelite Durante los últimos quince años1 las Empresas Eléctr cast han construido sus redes de comunicación basadas fundamentalmente en sistemas de microondas por ser el medio de telecomunicación que podía ofrecer la segun dad y capacidad de transmisión suficiente para las nece sidades especificas que requieren la gestión de los siste mas eléctricos Estos radioenlaces unen la mayor parte de los centros eléctricos más importantes formando la red troncal que se complementa con ramales basados en sistemas de Ondas Portadoras sobre las líneas de alta tensión y7o enlaces radio monocanales Por otra parte1 y a la vista de las experiencias de otros paísest se ha comprobado que los cables de Fibras Opth cas soportados por las líneas de Alta Tensión fadosadosI enrollados o compuestoj son la solución ideal a medio plazo para la ampliación de las Redes de Comunicac nes de las Empresas Eléctricas1 complementando la actual red de microondas Por sus características técnicasT estos cables constit yen un medio muy seguro para la transmisión de info mación entre los Despachos de Control y los centros eléctria Su elevada capacidad de transporte de info mación1 permitirá en el futuro la transmisión de otros se vicios que requieren banda ancl La creciente demanda de medios de telecomunicación para la automatización de la distribución y los sistemas de Telecontrol jerarquizado pueden satisfacerse a través de las redes de cables ópticos soportados por la estru tura de las líneas eléctricas Cada Empresa Eléctrica en su zona1 ha inciado ya el tendido de estos cables ópticos para satisfecer las necesidades más urgentes SISTEMAS DE SEGURIDAD INDUSTRIAL Y PERSONAL Con el establecimento de un Plan de Seguridad lnte gral se pretende dar el grado de seguridad más adecua da a cada tipo de instalación íCentrales Térmicas1 Hidraulicas1 Subestaciones de Tranaformaciónt Almace nes1 Oficinas Centrales y Departamentales1 de Cobre etcj1 de acuerdo con sus características propias Para dar cobertura a dichas instalaciones se crean los Centros Jerarquizados de Seguridad que reciben uo line11 la información del estado y de las alarmas que se produzcan Estos Centros gestionan las fuerzas de reae ción transmitiendo las alarmas bien a las Fuerzas de Seguridad del Estado a los Servicios propios de la empresa o bien a otros medios En cada centro se determinan las medidas de segur dad a instalar tanto desde el aspecto de seguridad con tra intrusión como en lo relativo a la protección contra incendios1 instalándose los correspondientes sensores1 63 La Electrónica en la Industria SISTEMAS DE TELECONTROL JERARQUIZACION A RED DISTRIBUCIÓN CLIENTES detectorest equipos de extinción centrales de superv sión y alarmas entre otros INVESTIGACIÓN La puesta en marcha del Programa de Investigacipón y Desarrollo Tecnológico Electrotécnico fPlEJ en 1980 supuso un nuevo y fuerte impulso a la actividad invest gadora del conjunto de las empresas eléctricas El 18 de julio de dicho año y mediante el Real Decreto n 14861 se creo formalmente un amplio programa de investigación con la denominación inicial de Programa de Investigación de Unesa fPIUJ y financiado por las sociedades eléctricasI con el objetivo de que estas1 sus Asociaciones sectoriales y un amplio número de empresas de otros sectores1 centros de investigación y enseñanza públicos y privado1 así como investigadores individualest aunan sus esfuerzos para desarrollar p yectos de investigación que coadyudaran al cumpl miento de los objetivos de política energética establech dos en el Plan Energético Nacional tPENJ1 incremen tando la capacidad tecnológica de la industria española y ampliando la actividad innovadora de las Empresas Eléctricas Los proyectos que han sido incluidos en el PIE desde la creación del Programa afectan a temas tales como la mejora del rendimiento y fiabilidad de las instalaciones eléctricas1 la puesta a punto del aprovechamiento de las nuevas energías ísolan eolica1 biomasa1 minihidráulica1 etc la utilización limpia de combustibles fosilest la con servación de la energíaI y las nuevas tecnologías nuclea res Desde su creación hasta finales de 1989I se han puesto en marcha aproximadamente 800 proyectos en el marco del Programa7 cuya realización completa exigirá una inversión con cargo al PIE de unos 33 000 millones de pesetasI Esta inversión se completa con aportaciones de terceros y otras directas de las Empresas Eléctricas1 lo que da lugar a unos presupuestos totales del orden de 62 000 millones de pesetas El el área de SISTEMA ELÉCTRICO se incluyen los proyectos de investigación referentes a las actividades de producción transporte y distribución de electricidad El objetivo de estas investigaciones es incrementar el rendimiento de las instalaciones eléctricas y aumentar su fiabilidadI contribuyendo al desarrollo de una tecnología nacional en este terrenc Los proyectos cuya finalidad es incrementar la fiabilidad de las instalaciones son fundamentalmente los relativos a telecontroL comunicaciones y proteccionesi mientras que los que se centran en el aumento del rendimiento y la dis minución de costes afectan esencialmente a medición racionalización y planificación de la explotación Por su parteI el interés por desarrollar una tecnología nacional en esta área ha conducido a la puesta a punto de diseños totalmente propios en el caso de determina dos equipos electrónica a la importación y asimilación de tecnologías foraneas1 o a la aplicación a las sas Eléctricas de nuevas tecnologías surgidas en ción con otras actividades 64 Así por ejemplo son muy estimablesi Los primeros resultados concernientes al telecontrol y telemando que están haciendo posible una gestión fia ble a distancia de determinadas instalaciones El conocimiento adquirido sobre las impedancias en baja tensión las variaciones rápidas de la misma y el contenido de armonicos1 que están permitiendo una mejora continua del servic Los logros alcanzados en distintos aspectos de las comunicaciones1 ya sea por la propia red1 o por radioe lacesf destacando muy especialmente la profunda toma de contacto con la transmisión por fibra optica1 que esta permitiendo ya su utilización en tramos concretos de la red1 mostrando sus grandes posibilidades Los resultados iniciales de la evolución de la lectura de contadores y del conocimiento en su fiabilidad1 que co ducirá a medio y largo plazo a su telelectura El gran esfuerzo efectuado para dotar de infraestruct rat de métodos y equipos de ensayo e investigación electrotécnica al paíst dotación que se ha procurado dis tribuir geográficamente acercándose a las principales pautas de la posible demanda Como es lógico este tipo de resultado tiene una gran facilidad para ser explotado de inmediato y1 de hecho asi viene ocurriendo ya que su demanda era evidentet tanto para ser la base de nuevos desarrollos como para implementar una nueva política de calidad a la que la incorporación al Mercado Común Europeo obliga a la industria español Fernando Gonzalo es Ingeniero Superior de Telecomunicación por la UPM desde 1971 y Diplomado en Alta Dirección por el IIST Actualmente es Jefe del Área de Telecomunicación y Sistemas de Control de la Dirección de Transporte de la Energía de Sevillana de ElectricidadI José Carlos Serrano es Ingeniero Superior de Telecomunicación por la UPM desde 1971 Actualmente es Jefe del Área de Telecomunicación de la Dirección de Proyectos y Construcciones de Sevillana de Electricidad 65
30 oct 2015