Los cortes de energía pueden ser frustrantes, inconvenientes e incluso peligrosos en ciertas situaciones. Es por eso que Northern Powergrid ha estado trabajando arduamente para desarrollar y probar técnicas de detección de fallas previas a bajo costo que pueden localizar fallas en desarrollo en circuitos LV antes de que ocurra un corte de energía. Trabajando con la empresa matriz de VisNet, EA Technology, el proyecto ha probado con éxito esta tecnología en varios tipos de redes LV y tipos de cables. Con los valiosos datos que se han recopilado, el objetivo final es crear un proceso que pueda predecir cuándo ocurrirán las fallas y priorizar cómo lidiar con ellas de manera proactiva. Este emocionante desarrollo tiene el potencial de mejorar la fiabilidad y seguridad de las redes eléctricas, beneficiando finalmente a clientes y comunidades en general.
Previsión – Visibilidad y Reconocimiento de Fallas de la Red LV
El proyecto Previsión describe un nuevo enfoque para la gestión de fallas LV utilizando tecnología innovadora y de bajo costo que no solo puede detectar fallas en gestación, sino también localizarlas con éxito antes de que ocurra una pérdida de suministro. También proporcionará una indicación de si la falla es inminente o no, para que los recursos operativos puedan dirigirse de la manera más efectiva. Este tipo de enfoque requerirá un cambio de paradigma completo en la cultura operativa dentro de las empresas de distribución de electricidad para ser efectivo, y evitar estas fallas proporcionaría beneficios significativos en la calidad del suministro.
Los reguladores de electricidad continúan enfocándose en aumentar la disponibilidad y fiabilidad de las redes. Muchos Operadores de Redes Eléctricas han mejorado el rendimiento de las redes de Alta Tensión y, en consecuencia, una proporción significativa de interrupciones de clientes y minutos de clientes perdidos ahora resultan de fallas de Baja Tensión (LV). Además, las Tecnologías de Bajo Carbono, como los vehículos eléctricos, las bombas de calor y la generación distribuida, se están conectando cada vez más a la red LV, cambiando los flujos de energía, los perfiles de tensión y aumentando las tensiones en la red.
Debido a una red envejecida, gran parte de la cual tiene más de 50 años, la gestión de fallas LV se está volviendo cada vez más difícil. Los tiempos de restauración pueden ser largos, ya que la mayoría de la red LV no está monitoreada de manera integral ni controlada automáticamente. Las respuestas a las fallas tienden a ser reactivas ya que la condición de los sistemas de cables LV en cualquier momento es desconocida y no hay capacidad para predecir el momento y la ubicación de las fallas antes de que ocurra el evento.
El proyecto Previsión implica el uso de una gama de equipos de monitoreo de la red LV en combinación con dispositivos de conmutación automatizados. El objetivo del proyecto es reconocer señales de pre-fallas LV y luego usar dispositivos de monitoreo de bajo costo para identificar y localizar fallas en desarrollo antes de que ocurran cortes de suministro. Esto permite la implementación proactiva de dispositivos de reconexión y la reparación proactiva de cables antes de la falla. Las intervenciones planificadas en lugar de la reparación post-falla en los cables producen beneficios tanto financieros como de servicio al cliente.
Tradicionalmente, el reemplazo de cables LV ha sido impulsado por el historial de confiabilidad de las secciones de cable, sin embargo, el proyecto Previsión ha proporcionado la oportunidad de cambiar radicalmente esta estrategia para incorporar información basada en condiciones para guiar decisiones de reemplazo. Esto es especialmente importante a medida que la edad de la base de activos de cables LV avanza hacia el final de su vida útil diseñada, donde hay una necesidad de reemplazo de activos rentable.
Northern Powergrid ha trabajado con EA Technology para desarrollar y probar técnicas novedosas de detección y localización de pre-fallas de bajo costo. Estas técnicas han demostrado detectar y localizar fallas en desarrollo en circuitos LV antes de un evento de pérdida de suministro. El proyecto ha utilizado esta tecnología en diferentes tipos de redes y tipos de cables LV, y los datos recopilados se están utilizando para desarrollar un proceso que tiene como objetivo predecir cuándo ocurrirán las fallas y proporcionar un nivel de priorización en términos de lidiar proactivamente con las fallas antes de que ocurra una pérdida de suministro.
En 1974, cuando EA Technology era el Centro de Investigación de Distribución Eléctrica, se inició un trabajo sobre el reconocimiento de ‘fallos transitorios’ en la red de baja tensión. Una de las empresas eléctricas colaboradoras era Yorkshire Electricity. Estos eventos se observaban como caídas o muescas en las formas de onda de tensión medidas por, en ese momento, equipos costosos en las subestaciones. Se descubrió que eran debido a la degradación del aislamiento del cable en una ubicación particular que, después de un corto paso de corriente, se auto-reparaba antes de que los fusibles se dispararan y, por lo tanto, antes de que los clientes perdieran el suministro. En 2017, las mismas empresas, ahora llamadas EA Technology y Northern Powergrid, colaboraron nuevamente para investigar más sobre estos fenómenos.
Al inicio del Proyecto Foresight en 2017, el equipo del proyecto se preguntaba si estos eventos (ahora llamados eventos pre-fallo) podrían usarse para habilitar una forma completamente nueva de gestionar fallos en cables subterráneos de LV. Al final del proyecto en 2021, descubrimos que podían. El Informe Final de Foresight traza el viaje entre esas dos fechas y presenta los equipos, sistemas y métodos utilizados para pasar de la gestión de fallos reactiva a una gestión basada en la acción proactiva.
Esto llega en un momento crítico en el Reino Unido y en otras partes del mundo. Mientras que las redes eléctricas se ven como un aliado crítico en la transición a cero carbono y en el alejamiento de los combustibles fósiles, también están envejeciendo, la mayoría de ellas con más de 50 años. Aumentar la probabilidad de fallos al mismo tiempo que se incrementa la dependencia de ella para los clientes conectados es una combinación indeseable y requiere un cambio en la forma en que se gestiona el rendimiento de la red.
El Proyecto Foresight ha demostrado a través de pruebas que el equipo, el sistema y los métodos propuestos permitirán detectar, localizar y mitigar proactivamente una proporción de fallos en desarrollo en su etapa inicial, reduciendo drásticamente las interrupciones no planificadas en comparación con los métodos actuales. El método proactivo presentado para gestionar fallos de LV utiliza nuevos equipos de monitoreo de bajo costo/despliegue rápido (Guardias) diseñados para una implementación generalizada. Las firmas de los datos de esos equipos crean un conjunto de datos de condición de cable medido. Este conjunto de datos se ha utilizado para dos propósitos. En el marco de tiempo operativo (meses, semanas), se utiliza para reconocer circuitos que están acelerando hacia el fallo. Estos se priorizan para la intervención proactiva para mitigar el impacto del fallo en desarrollo. La intervención probada involucró la implementación dirigida de equipos de gestión de fallos (Reclosers) y nuevas técnicas para identificar la ubicación exacta del fallo en desarrollo con el objetivo final de encontrar y reparar estos fallos mientras aún están en las primeras etapas de desarrollo y antes de que fallen. En escalas de tiempo de inversión en red (años), el mismo conjunto de datos de condición de cable también se ha utilizado para proporcionar datos de condición de circuito previamente no disponibles. Esto se ha integrado en un Modelo de Gestión de Activos de Cable LV (modelo CNAIM de EA Technology) capaz de proporcionar una visión estratégica sobre los movimientos en los índices de salud de este significativo grupo de activos.
En una demostración de la metodología de gestión proactiva descrita en el informe, se localizó un fallo en desarrollo, se informó a los clientes y se reparó como trabajo planificado. No solo se retiró el componente (obviamente) dañado del sistema mientras aún era (sorprendentemente) capaz de proporcionar suministro (ver figura a continuación), sino que también se retiró y envió para examen forense una junta adyacente aparentemente sana de tipo y edad similar. Aunque visualmente sana, la investigación forense mostró indicios de envejecimiento acelerado considerado consistente con una expectativa de fallo dentro de 5 años. Las redes de cables LV, a las que la mayoría de los clientes están conectados y se están volviendo cada vez más dependientes, no están envejeciendo.
Preguntas Frecuentes
En el método utilizado para localizar eventos pre-falla, ¿es necesario tener un sensor en el extremo remoto de la red (es decir, sensores a ambos lados de la posición de la falla)?
No, no es necesario tener sensores/mediciones a ambos lados. Todas las mediciones se toman desde la subestación. De todos modos, la mayoría de las redes subterráneas LV del Reino Unido son ramificadas (es decir, tienen varios puntos finales) y cuando se despliega el equipo de localización, normalmente no se sabe en qué rama está la falla en desarrollo. Las mediciones que hacemos en la subestación buscan abordar esto de alguna manera. Capturamos información que nos lleva a establecer una impedancia hasta la falla y una distancia hasta la falla. En redes ramificadas con diferentes tipos de cables en varias secciones, esto puede actuar como ‘coordenadas’ que a menudo priorizan una rama sobre otra como la ubicación candidata.
¿Cuántas subestaciones monitoreó el proyecto?
Para obtener una mejor comprensión de los niveles de actividad por circuito, decidimos desplegar a una escala mucho mayor. Con más de 1800 dispositivos de medición y casi 1000 subestaciones diferentes, tuvimos la oportunidad de obtener una experiencia valiosa en la instalación de equipos en varios tipos de redes. Este enfoque no solo nos brindó la perspectiva que necesitábamos, sino que también nos permitió desarrollar nuestras habilidades y conocimientos en un entorno práctico.
¿Lograron medir la eficiencia del uso del método, horas para reparación, etc.?
No, esto no fue una parte explícita del Proyecto Foresight. En el Proyecto, se desarrolló, probó y refinó el método proactivo de gestión de fallas y el equipo de soporte. Uno de los próximos pasos necesarios será observar los ahorros de eficiencia que esperamos se acumulen en el uso ‘normal’ del método.
¿Está planeado desplegar este método más ampliamente ahora que se ha demostrado que funciona?
Sí, lo está. Northern Powergrid ha sido fundamental en el desarrollo de una metodología innovadora de gestión de fallas que está preparada para revolucionar la forma en que abordamos este aspecto crítico de nuestras operaciones. Con su experiencia directa trabajando con este enfoque, están tan entusiasmados con su potencial como nosotros. Han identificado beneficios considerables para sus clientes, así como para mejorar la eficiencia operativa.
¿Hay algún requisito especial para las subestaciones que desea utilizar para desplegar este método?
No, realmente no, aunque algunos diseños de subestaciones lo hacen más simple que otros. El detector de pre-fallas (el Guardia) es un equipo muy pequeño que puede desplegarse dentro de los gabinetes de distribución.
¿Tienen una idea de la precisión del método de localización?
La respuesta no es un porcentaje directo. El método ha demostrado ser altamente preciso, pero depende de tres factores, no todos los cuales están bajo el control de EA Technology. La precisión de las mediciones en la subestación, las suposiciones hechas como parte del método/algoritmos utilizados en esas mediciones y, lo que es importante, la precisión de los planos de cables tanto geográficamente como en términos de información sobre activos de cables. Por lo tanto, una localización precisa es un esfuerzo de equipo.
