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Avances en las soluciones de automatización para subestaciones eléctricas

Las empresas eléctricas enfrentan el desafío de gestionar una base instalada de equipos de protección y control en subestaciones y líneas de distribución, muchos de ellos obsoletos y sin soporte de parte de su fabricante original; además de los retos diarios de calidad de suministro y disponibilidad del servicio eléctrico.

Lo mismo sucede con las unidades terminales remotas (UTRs), consideradas críticas para la operación de las subestaciones ya que acceden a los datos de los dispositivos electrónicos inteligentes (IED por sus siglas en inglés), encargados de la medición, protección y automatización de funciones claves para el control remoto de la subestación.

Estas unidades terminales remotas, instaladas años atrás, no cuentan con los requerimientos básicos que la subestación de hoy en día requiere. Requisitos relacionados con la interoperabilidad entre dispositivos de diferentes fabricantes, simplificación del proceso de creación y mantenimiento de la base de datos, y cumplimiento con estándares relacionados con ciberseguridad, entre otros, son indispensables en toda subestación eléctrica de generación, transmisión y/o distribución de electricidad, así como a nivel industrial y en instalaciones de autogeneración.

La tecnología obsoleta en las subestaciones no solo constituye un riesgo para la operación del sistema, sino que también limita su crecimiento y la capacidad de realizar funciones avanzadas que la red inteligente de hoy requiere. Siendo las unidades terminales remotas el cerebro de la subestación, es necesario contar con soluciones flexibles que permitan la integración y flujo de data operacional y no operacional de manera segura, rápida y confiable.

Las nuevas plataformas de automatización “todo en uno” reducen de manera efectiva la cantidad de componentes de hardware en la subestación, mejoran la integración con los IEDs y simplifican el acceso a los datos y a la configuración de los equipos. Adicionalmente, cuentan con una interfase hombre máquina embebida que permiten monitorear y controlar en tiempo real, de forma remota, la operación y los activos en la subestación, cumpliendo a la vez con estándares de ciberseguridad como la normativa NERC-CIP, base del Acuerdo CNO 1241 de octubre de 2019.

Caso de éxito de la Empresa Eléctrica Salt River Project (SRP), Phoenix - EU

Salt River Project (SRP), es la empresa encargada de la transmisión y distribución del suministro eléctrico en la ciudad de Phoenix. Hoy, está en proceso de actualizar sus plataformas de automatización de subestaciones. Esta compañía de energía administra una gran operación de campo de más de 300 subestaciones en un área de servicio de 2.900 millas cuadradas en el centro de Arizona, dando soporte a más de un millón de clientes.

Para SRP, el proceso de explorar las opciones de actualización comenzó hace más de dos años cuando el proveedor que suministró sus RTU suspendió el soporte del producto. "Hemos estado utilizando las RTU principales en nuestro sistema desde mediados de los noventa, y simplemente estaban desactualizadas", dijo Josh Manski PE, ingeniero senior de SRP. “Aunque comenzamos el proyecto porque nuestro proveedor suspendió el soporte para la RTU, realmente lo vimos como una oportunidad para integrar la próxima generación de sistemas de automatización de subestaciones para ayudar a nuestros esfuerzos de cumplimiento de seguridad y proporcionar una mayor interoperabilidad con otras partes del sistema.

La plataforma de automatización de la subestación puede ser integrada con cualquier equipo

Después de enviar una solicitud de estudio de mercado a los principales proveedores internacionales de RTU´s, SRP programó demostraciones y realizó extensas evaluaciones de laboratorio de todos los productos y marcas involucrados. La empresa SRP finalmente seleccionó a la empresa NovaTech, con sede en Pennsylvania, como su proveedor de plataformas de automatización de subestaciones. NovaTech ha trabajado con clientes en el mercado de subestaciones de generación, transmisión y distribución de energía eléctrica por más de 30 años. La plataforma de automatización OrionLX puede conectarse a casi cualquier dispositivo de la subestación en su protocolo nativo, realizar lógicas matemáticas avanzadas y presentar de forma segura la fuente o los datos calculados a cualquier número de clientes en su propio protocolo.

La plataforma se puede integrar con cualquier equipo de otras marcas; y a menudo se conecta a relés, medidores, registradores de eventos, IEDs e inclusive a RTUs obsoletas. Luego se conecta con una red empresarial existente o con un sistema SCADA, con quien comparte esta información.

“Nos preguntábamos cómo podríamos configurar el producto para que nuestra vida fuera mucho más fácil en el futuro”

Según Manski, la decisión de seleccionar NovaTech, se dio en parte, en función de su disposición a configurar las características de su plataforma para cumplir con los requisitos específicos de SRP. "Nuestro equipo de ingeniería trató de pensar de antemano como podríamos implementar estas actualizaciones", explicó Manski. "Seguíamos preguntándonos cómo podríamos configurar el producto para que nuestra vida fuera mucho más fácil".

Para SRP, esto incluía garantizar que los ingenieros de campo o el personal técnico pudieran modificar los archivos de configuración maestro para adaptar el sistema a cada sitio. En los sitios de distribución de SRP, hay una mayor coherencia, y la plataforma elegida soportó fácilmente los estándares y configuraciones existentes utilizadas durante décadas. Sin embargo, hubo más variabilidad en términos de configuración en cada subestación de transmisión, por lo que un enfoque con plantilla no funcionó tan bien.

Utilizando la plataforma, Manski y su equipo pudieron crear un archivo de configuración maestro que abarcaba los estándares básicos de SRP, el cual también permitía al ingeniero de campo modificar o eliminar aspectos que no aplicaban a un sitio determinado. Esto también simplificó la capacitación, una característica importante dado que SRP rota a los nuevos ingenieros a través de una variedad de roles cada seis meses como parte de un programa de incorporación de dos años. La capacitación incluía aprender todo el equipamiento, incluida la plataforma OrionLX, y cómo programarla.

"Nuestros nuevos y experimentados ingenieros quedaron muy impresionados por la facilidad de configuración e intuición de la plataforma de automatización de subestaciones NovaTech, tanto que declararon que preferían trabajar en ella sobre los equipos existentes", dijo Manski.

La plataforma OrionLX de NovaTech, también utiliza tecnologías web de código abierto y páginas de plantillas preconfiguradas para simplificar la creación de pantallas SCADA interactivas y IHM locales para ver datos de los IEDs y RTUs conectados mediante navegadores web estándar.

Más allá de las mejoras en el diseño de la interfaz, la integración de características clave, como una aplicación de anunciador de alarma, es una de las áreas en la que las plataformas de automatización de subestaciones han avanzado significativamente. El anunciador de alarma en la plataforma se administra a través del mismo software e incluye páginas preconfiguradas para el archivo de datos / secuencia de registro de eventos, anuncio de alarmas, diagrama unifilar, placas frontales IED, pantallas de control, alarmas, diagnóstico de tendencias y comunicaciones.

Por ejemplo, cualquier punto de datos en la base de datos, ya sea obtenido de los IEDs adjuntos o calculado, puede designarse como un punto de alarma y mostrarse en el mosaico del anunciador. Esto puede ahorrar un tiempo considerable al actualizar sitios con miles de alarmas. "Solía llevarnos horas cuando estábamos actualizando una subestación de transmisión que tenía casi mil alarmas", dijo Manski.

Dos años después de una implementación piloto exitosa, SRP este año está actualizando seis subestaciones de transmisión y nueve subestaciones de distribución, con una planeación adicional de automatizar los alimentadores de generación y distribución. Se prevee que, en última instancia, se reemplazarán más de 300 RTU y se instalarán entre 500 y 600 sistemas de automatización de subestaciones.

La plataforma de subestación admite fácilmente los estándares y configuraciones existentes utilizadas durante décadas.

Actualización de la automatizaciÓn en Hoosier Energy, Indiana - EU

Hoosier Energy, con sede en Bloomington, Estados Unidos, también tuvo que revisar sus tecnologías de automatización de subestaciones. La cooperativa eléctrica, fundada en 1949, proporciona energía y servicios mayoristas a 18 miembros a través de una red de transmisión de casi 1700 millas.
"Nuestro proveedor de RTU cerró", explica Lance Simpson, ingeniero de comunicación de Hoosier Energy. "Necesitábamos un proveedor que fuera una fuente confiable de mantenimiento y repuestos".


"Un factor importante para nuestra elección del sistema fue la interfaz de usuario y lo cómodos que se sintieron nuestros técnicos con él", dijo Simpson. "Tenía que ser fácil de usar no solo desde una perspectiva de diseño de ingeniería sino también desde la perspectiva del técnico. La facilidad de crear archivos de configuración maestros utilizando el software de configuración del proveedor facilita su trabajo”.

La plataforma de automatización de subestaciones es un procesador de automatización y comunicación
que puede conectarse a casi cualquier dispositivo de subestación en su protocolo nativo.

Los técnicos de Hoosier Energy a menudo usan la interfaz de la terminal para ver el tráfico en los distintos puertos de comunicaciones. También mueven archivos y guardan múltiples configuraciones en el mismo cuadro para la HMI. "Con todo organizado a través de la misma interfaz, hay menos capacitación, logrando así que la curva de aprendizaje no sea tan empinada", dijo Simpson.

La empresa de energía encuentra la simplicidad de la interfaz particularmente útil para probar cuándo se necesite extraer los registros de alarmas para poder visualizarlos junto con los valores de tendencia a lo largo del tiempo.

Si bien la empresa de energía se abastece principalmente de RTU disponibles en el mercado y partes como bloques de terminales, cableado de campo y fuentes de alimentación de la empresa de gestión de servicios de TI, esta también obtiene gabinetes de distribución compactos. Estos gabinetes son diseñados para aplicaciones de distribución SCADA en ambientes exteriores. Debido a las difíciles condiciones ambientales, estos son de mayor alcance y requieren un sistema de carga de batería y controles ambientales por separado.La consolidación de características en una sola unidad también ha ahorrado espacio y dinero a Hoosier Energy. Según Simpson, "tener una herramienta de anunciador de mosaico integrada nos ha permitido instalar pantallas de anunciador en estaciones donde los costos o el espacio nos impedían hacerlo antes".

Las eficiencias combinadas que Hoosier Energy ha descubierto utilizando tecnologías integradas, han tenido un impacto general significativo. "Basado en todas las cosas que la plataforma de automatización puede hacer, ciertamente hemos visto ahorros en los costos y una mejora general en la facilidad de uso", dijo Simpson.

Desde 2012, Hoosier Energy ha implementado 10 nuevas RTUs grandes en sus subestaciones de transmisión y 20 aplicaciones más pequeñas a nivel de distribución. Según Simpson, la compañía de energía continuará reemplazando y actualizando su tecnología a un ritmo de dos a cinco subestaciones de transmisión cada año.

Conrad Oakey:
es el vicepresidente de estrategia y comunicaciones de NovaTech, un proveedor de soluciones de automatización e ingeniería para el sector eléctrico, servicios públicos e industrias de fabricación de procesos durante más de 30 años.
PTI S.A. es representante para Colombia de Novatech. Cuenta con 20 años de experiencia en el diseño de soluciones integrales de ingeniería en infraestructura eléctrica de acuerdo con las necesidades de sus clientes y anticipándose a los requerimientos tecnológicos de un mercado tan dinámico como el actual. Información de contacto Helmer Agualimpia, Líder de línea en PTI S.A. Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.
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Modificado por última vez en Viernes, 21 Agosto 2020 18:31

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