Las interrupciones en las líneas de transmisión ocurren... a menudo.
El número de horas de interrupción que los clientes de las empresas de servicios públicos sufren al año puede variar en función de varios factores, como el tamaño y la ubicación de la empresa, la antigüedad y el estado de su infraestructura, y la frecuencia y gravedad de los fenómenos meteorológicos.
Esto también tiene un impacto económico. En 2021, el DOE calculó que los cortes de suministro suponen un coste para la economía estadounidense de hasta 209.000 millones de dólares anuales. Una historia similar se puede contar en muchos otros países de todo el mundo.
El aumento de los apagones se debe a 3 factores principales
1. Las energías renovables están añadiendo más complejidad a la red. Las energías renovables están añadiendo más complejidad a la red.
Estados Unidos cuenta actualmente con unas 200.000 millas de transmisión de alto voltaje (HVT). Alcanzar el 100% de energías renovables requeriría duplicar estas líneas de transmisión.
2. El clima está cambiando.
De 2003 a 2012, los cortes relacionados con el clima en todo el mundo se han duplicado. Los vientos fuertes, los huracanes y los incendios forestales tienen la culpa.
3. La red está envejeciendo.
Algunas de las líneas eléctricas más antiguas del mundo datan de la década de 1880, y la mayor parte de la red actual se construyó en los años 50 y 60 con una esperanza de vida de 50 años.
Los cortes tienen enormes implicaciones para los clientes y las empresas de servicios públicos.
Los clientes de servicios públicos de EE.UU. experimentaron 1.330 millones de horas de cortes en 2020. Esto supone un aumento del 73% con respecto a los aproximadamente 770 millones de 2019.
Las interrupciones en las líneas de transmisión pueden costar a las empresas de servicios públicos aproximadamente 100.000- 200.000 dólares por hora dependiendo de la geografía. Con una interrupción no planificada media que dura 2-4 horas, el coste para una empresa de servicios públicos es significativo.
Además, según el informe 2020 State of Reliability de NERC 50% de los eventos analizados en los últimos 5 años no arrojaron una causa raíz definitiva.
Esto también tiene un impacto económico. En 2021, el DOE estimó que los cortes de suministro suponen un coste para la economía estadounidense de hasta 209.000 millones de dólares anuales. Una historia similar puede contarse en muchos otros países de todo el mundo.
El localizador de fallas de onda viajera de Qualitrol ayuda a reducir los tiempos y costes de las interrupciones.
Históricamente, la localización de una falla en una línea eléctrica se realizaba mediante relés de protección y registradores de fallas utilizando una técnica denominada "Distancia a la falla basada en la impedancia". Aquí se analizaba un registro de falta tomado del relé o del registrador de faltas.
Una falla suele durar varios milisegundos antes de que el sistema de protección se active y elimine la falla. Durante este tiempo, la tensión disminuye y la corriente aumenta. Utilizando el valor de la tensión y la corriente en el momento de la falla, sería posible calcular la impedancia en ese momento.
Suponiendo que toda esta impedancia es causada por el cable y que el fabricante del cable proporciona la impedancia por unidad de longitud, es posible calcular cuánto cable hay en juego y, por lo tanto, a qué distancia se encuentra el lugar de la falla.
Sin embargo, este método está plagado de errores. Si la falla es causada por un objeto de alta impedancia, como un árbol, esto crearía una impedancia extra en el suelo, invalidando así el cálculo de la impedancia y causando errores en la distancia a la falla. También entran en juego otros factores, como parámetros de línea incorrectos, acoplamiento mutuo, arco de falta inestable, etc. Estos factores provocan imprecisiones que pueden hacer que el cálculo de la distancia a la falla se desvíe entre un 1% y un 15% de la longitud total de la línea.
Si imaginamos una línea de 100 km, esto supone un error de entre 1 y 15 km. Además: -
- La recopilación y el análisis de datos dependen de ingenieros expertos.
- Se necesitan aproximadamente 7+ años para llegar a ser competente en el análisis de fallas.
- Las empresas de servicios públicos están sufriendo una fuga de cerebros a medida que se jubilan los ingenieros expertos.
- Una empresa de servicios públicos de tamaño medio experimenta 70-100 fallas al año y estas se convierten en 3-5 cortes permanentes.
Por lo tanto, es necesario un método de localización de fallas más preciso y simplificado para reducir la mano de obra, reducir el tiempo de búsqueda, reducir el tiempo de inactividad e identificar los puntos problemáticos que pueden causar más interrupciones.
El localizador de fallas de onda viajera de Qualitrol es una ventanilla única para identificar la ubicación de una falla. Utiliza una técnica diferente para localizar fallas en las líneas de transmisión eléctrica. Cuando se produce una falla en una línea de transmisión, se crea una perturbación que viaja a lo largo de la línea en forma de onda. Midiendo el tiempo que tarda la onda en viajar de un extremo a otro de la línea, es posible determinar la ubicación de la falla.
Esta técnica se basa en mediciones precisas sincronizadas en el tiempo de las señales de tensión y corriente en ambos extremos de la línea de transmisión. El localizador de fallas de onda viajera de Qualitrol tiene la capacidad de marcar el tiempo de la onda viajera que llega con una precisión de 100 nanosegundos. Esto permite una precisión de distancia a la falla dentro de un tramo de torre, independientemente de la longitud de la línea. Todos los factores que afectan a la distancia de impedancia a la falla dejan de ser aplicables. Las mediciones se realizan automáticamente en el software de la estación maestra Qualitrols iQ+. La figura 1 muestra una representación gráfica de la técnica de localización de fallas mediante ondas viajeras de doble terminación.
Fig. 1 Técnica de localización de fallas de onda viajera de doble terminación.
Técnica de localización de fallas de onda viajera de doble terminación.El mismo software de la estación maestra iQ+ puede configurarse para ejecutar varias tareas automatizadas, como sondeos programados, supervisión del estado del dispositivo y notificaciones por correo electrónico. La automatización de tareas estandariza el proceso y reduce la variación en toda la empresa. La figura 2 ofrece una muestra de algunas de las tareas automatizadas disponibles, entre las que se incluyen la descarga de datos del dispositivo en la red y el envío de correos electrónicos a los asociados con los resultados de distancia a los fallos.
Fig. 2 tareas automatizadas.
Visualización de los resultados de localización de fallas.
Una vez recopilados y procesados automáticamente los datos relevantes y obtenida una distancia precisa a la falla, el software lista todos los resultados de localización de fallas en la pantalla principal en orden cronológico. El usuario puede centrarse en una perturbación haciendo doble clic en la etiqueta de tiempo y abriendo las formas de onda de cada extremo de la línea. La localización de fallas se realiza de forma automática.
Figura 3. Listado de perturbaciones en sistemas de potencia.
El software va un paso más allá y presenta la localización de la falla en un sistema GIS. Puede ser el propio SIG de Qualitrol o también puede integrarse con el SIG existente de una empresa de servicios públicos.
Visualizar las ubicaciones de las fallas en un mapa con imágenes de satélite puede identificar el terreno y la infraestructura locales, lo que ayuda a obtener información crucial para el equipo de patrulla en la búsqueda de fallas.
Visualizar las fallas incipientes históricas en un mapa en el que se forman grupos en la misma ubicación también puede ayudar a identificar puntos débiles en la línea de transmisión y permitir acciones correctivas antes de que el problema provoque un corte permanente. La figura 4 muestra los diagramas unifilares superpuestos en un sistema GIS de Qualitrols. Se puede acceder a él mediante un botón del software iQ+.
Fig 4 Visualización de los resultados en GIS
Conclusión
Qualitrol ha estado a la vanguardia de la industria de la monitorización de redes durante 30 años, realizando envíos a 50-60 empresas de servicios públicos diferentes al año en 20-25 países distintos. Qualitrol ha estado a la vanguardia de la innovación durante este tiempo con una serie de primicias mundiales incluyendo:
- El primer registro de fallas digitalizado del mundo (1982 BEN)
- El primer registro de barrido lento del mundo (1984 IDM+)
- El primer localizador de fallas de onda viajera del mundo (1984 IDM+)
- El primer localizador de fallas de onda primer localizador de fallas por ondas viajeras (1999 TWS)
- Primer dispositivo de monitorización multifunción del mundo (2013 IDM+)
Qualitrol se encuentra ahora en su séptima generación de localizadores de fallas con 30 años de experiencia en el sector. Con una base instalada de más de 3000 localizadores de fallas en más de 25 países en todos los continentes del mundo, Qualitrol sigue liderando el campo en la prestación de resultados rápidos y precisos de distancia a la falla.
La automatización de la tarea de falla a resultado asegura que la información correcta llegue al recurso apropiado en cuestión de minutos después de una perturbación, lo que potencialmente elimina de 15 a 30 minutos por análisis de perturbación.
Reducir el tiempo en que un equipo de patrulla llega a la ubicación de una falla en 0,5 horas puede ahorrarle a una empresa de servicios públicos de tamaño promedio aproximadamente $516 mil dólares por año por 100 viajes y 5 interrupciones.