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Smart Solutions for Smart Grids

Desde 2003, la empresa San Diego Gas & Electric (SDG&E), en San Diego, California, ha venido utilizando los sistemas de monitoreo on-line y control de transformadores de Treetech para aumentar la seguridad en la operación de dos bancos de autotransformadores monofásicos 525/230kV 1120MVA (GE y Siemens) y un banco de reactores monofásicos 525kV (Siemens) en SE Miguel.

Parámetros Monitoreados
Las soluciones de monitoreo on-line y control de Treetech en operación en esa subestación incluyen los siguientes equipamientos y sensores inteligentes – IEDs:

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– Banco 80, autotransformadores GE:

  • BM – Capacitancia y Tangente Delta de bushings GE 525kV y 230kV;
  • GMM – Gas Disuelto en aceite (H2);
  • GMM – Tenor de agua en el aceite (ppm) y saturación de agua (%)
  • TM1 y TM2 – Temperatura del aceite y de los devanados primario, secundario y terciario;
  • MBR – Ruptura de membrana del tanque conservador;
  • SPS – Posición del conmutador bajo carga, control y paralelismo entre fases y entre bancos.

– Banco 81, autotransformadores Siemens:

  • BM – Capacitancia y tangente delta de bushings HSP 525kV y ABB 230kV;
  • GMM – Gas disuelto en el aceite (H2);
  • GMM – Tenor de agua en el aceite (ppm) y saturación de agua (%)
  • TM1 y TM2 – Temperatura del aceite y de los devanados primario, secundario y terciario;
  • MBR – Ruptura de Membrana del tanque conservador;
  • SPS – Posición del conmutador bajo carga, control y paralelismo entre fases y entre bancos.

– Banco de Reactores, de fabricación Siemens:

  • BM – Capacitancia y tangente delta de bushings HSP 525kV;
  • TM1 – Temperatura del aceite y del devanado;
  • MBR – Ruptura de membrana del tanque conservador.

Arquitecturas para Integración

 

Como SE Miguel es inasistida, es esencial que esos sensores y equipamientos se encuentren interconectados a los sistemas remotos de la empresa. La arquitectura descentralizada adoptada por Treetech en sus IEDs presupone que los IEDs operan de modo totalmente autónomo e independiente, efectuando sus f unciones y tomando decisiones de forma local, disponibilizando entonces varias entradas y/o salidas que permiten su integración en varios niveles.

En un primer nivel, puede ser efectuada la integración de los IEDs con el sistema de superv isión de la empresa por medio de:

  • Conexión de las salidas de contactos secos para alarmas y señalización de los anunciadores y RTUs de la subestación, alertando al centro de operación sobre posibles ocurrencias. En este caso es accionado un equipo de mantenimiento que debe ir al lugar para la verificación de la ocurrencia.
  • Conexión de las entradas de contactos secos de los IEDs a las salidas de la RTU, permitiendo el envío de comandos remotos, por ejemplo, subir y bajar tap del conmutador.
  • Conexión de las salidas analógicas de los IEDs al RTU, permitiendo la lectura remota de las variables.

En la subestación Miguel se encuentran en uso actualmente las conexiones de los contactos de alarma y entradas de contactos secos de los IEDs con el anunciador de eventos y la RTU de la subestación. No son utilizadas las salidas analógicas, ya que se encuentra en preparación en la subestación una red de comunicación serial para permitir un nivel superior de integración, como se describe a continuación.

En un próximo nivel de integración, los IEDs mantienen su característica de autonomía, pero son conectados a sistemas de digitalización o monitoreo remotos a través de sus puertas de comunicación serial. Eso permite la adquisición de todas las variables medidas y ocurrencias de eventos, sin excepción, y la consulta y alteración de toda la parametrización de los equipamientos, además del acceso a la memoria interna de mediciones y eventos. El sof tware Smart Trafo de Treetech, ya suministrado anteriormente a SDG&E, podrá ser utilizado para esas funciones.

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Experiencia en Campo

Fue demostrado que el objetivo de la instalación de los IEDs de monitoreo – aumentar la seguridad y confiabilidad en la operación de los autotransformadores y reactores – fue alcanzado cuando, a fines de 2004, el monitor de bushings BM emitió alerta de capacitancia alta para uno de las bushings GE de 525kV, evitando así una posible falla de la misma, hecho comprobado a través de la realización de mediciones off -line.

A fin de obtener las más recientes funcionalidades disponibles para su sistema de monitoreo de bushings, SDG&E contrató de Treetech el Programa de Retrofit para la actualización de los equipamientos existentes. Para ello, el Ing. Marcos Alves y el pasante de ingeniería Daniel Santos, de Treetech, estuvieron en la subestación Miguel del 13 al 15 de febrero de 2007 para el comisionamiento del nuevo sistema y entrenamiento de los usuarios para su operación.

Entre las diversas nuevas funcionalidades proporcionadas por la actualización del sistema está el nuevo algoritmo para detección de pérdida de señal del TAP del bushing, que permite la  desenergización de los autotransformadores y reactores sin la emisión de avisos innecesarios. Esa funcionalidad es especialmente importante para el banco de reactores, que es conectado y desconectado frecuentemente durante la operación normal de aquél sistema de potencia.

El Programa de Retrofit incluyó también la actualización de los equipamientos de medición de temperaturas de los autotransformadores y reactores, a través de la instalación de los nuevos monitores de temperatura TM1 y TM2. Con ello, los sistemas de ventilación forzada, anteriormente controlados por termómetros mecánicos, pasaron a operar con más precisión, garantizando menores además de proporcionar protecciones por sobre-temperaturas más confiables.

Suministro Treetech

1) Sensores IEDs en los autotransformadores, reactores y en la sala de control:

  • 05 BM-MM – Monitores de Bushings – Módulo de Medición
  • 03 BM-HMI – Monitores de Bushings – Módulo de Interfase
  • 06 GMM-Sensor – Monitor de Gas y Humedad – Módulo Sensor
  • 06 GMM-MMI – Monitor de Gas y Humedad – Módulo de Interfase
  • 10 MBR – Monitor de Ruptura de Membrana/Bolsa
  • 10 TM1 – Monitores de Temperatura para aceite y 1 devanado.
  • 07 TM2 – Monitores de Temperatura para 2 devanados.
  • 06 SPS – Supervisores de Paralelismo.

2) Software de Digitalización Smart Trafo:

  • Sistema de digitalización componible y escalable que permite:
  • Acceso seguro vía browser comercial.
  • Visualización on-line de mediciones y eventos.
  • Banco de datos, informes gráficos y en tablas.
  • Sistema de indicación de alarmas y envío de avisos por e-mail o SMS.
  • Otras funciones de IT.

3) Servicios de Ingeniería:

  • Soporte a las adaptaciones de proyecto para el retrof it de los equipamientos.
  • Comisionamiento de los IEDs en la subestación Miguel.
  • Capacitación de los técnicos e ingenieros de SDG&E para instalación, operación y parametrización de los IEDs.
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