LA DIGITALIZACIÓN ES EL SIGUIENTE PASO EN LA EVOLUCIÓN DE LAS SUBESTACIONES ELÉCTRICAS

Por Paulina Muñoz, Ingeniero Subdepartamento de Proyectos y Acceso a la Red, Departamento Eléctrico, CNE

Es claro que los avances tecnológicos se desarrollan cada día más rápido y la era de la digitalización llegó para quedarse. La implementación de estas nuevas tecnologías en los sistemas de transmisión de todo el mundo ya es un hecho, y Chile no ha sido la excepción.

La Comisión Nacional de Energía (CNE), en su rol de regulador del Sistema Eléctrico Nacional (SEN) y ente responsable de fijar las normas técnicas y de calidad indispensables para el funcionamiento y la operación de las instalaciones energéticas, comenzó un trabajo normativo el año 2018 relacionado con el diseño de las instalaciones de transmisión del SEN. Cabe mencionar que todo trabajo normativo que lidera la CNE se realiza en conformidad al Decreto Supremo N°11 del año 2017 que establece el Reglamento para la Dictación de Normas Técnicas.

Este trabajo normativo, titulado Anexo Técnico de Exigencias Mínimas de Diseño de Instalaciones de Transmisión, tiene como objetivo principal contar con un documento que contenga nuevos criterios de diseño que permitan la expansión armoniosa y coherente de las instalaciones de transmisión, en línea con los objetivos de eficiencia económica, competencia, seguridad, diversificación y acceso abierto mandatados en la Ley. Lo anterior tiene por motivación los cambios que se introdujeron mediante la Ley 20.936 del año 2016, en particular los cambios en la forma de realizar la expansión del sistema de transmisión, la cual  planifica el desarrollo de las instalaciones de servicio público de manera centralizada pudiendo intervenir instalaciones dedicadas en favor de una solución eficiente y, por otro lado, la característica de acceso abierto a las instalaciones de transmisión, las que podrán ser utilizadas por terceros bajo condiciones técnicas y económicas no discriminatorias entre todos los usuarios.

Por lo tanto, el Anexo Técnico tiene como fin último que el sistema de transmisión existente evolucione a un sistema más robusto, con estándares de diseño y construcción similares entre los distintos segmentos, de manera que no exista una diferencia significativa entre las instalaciones de servicio público y las instalaciones de interés privado o dedicadas. Lo anterior mediante la incorporación de exigencias de diseño, desempeño, seguridad y confiabilidad.

Dentro de los distintos tópicos que se incorporan en este nuevo Anexo Técnico se encuentran, por ejemplo, los criterios y exigencias sísmicas y de diseño civil, los criterios para determinar el área de emplazamiento libre para nuevas instalaciones de transmisión en relación a instalaciones ya existentes, los criterios de holgura y redundancias en el diseño de instalaciones, el diseño de disposición de equipos en patios y de equipos mayores de Alta Tensión y, se establece el equipamiento de paño básico que debe poseer cada instalación y cómo se debe desarrollar e implementar la compatibilidad tecnológica de las instalaciones.

En este último punto es donde un mayor nivel de comunicación es relevante, por lo que la digitalización representa el siguiente paso en la evolución de las subestaciones eléctricas, de esta manera se aumenta la seguridad, productividad y confiabilidad de los operadores de la red.

Así es como se incorporan distintas exigencias y criterios de diseño en el Anexo Técnico mencionado que definen las prestaciones que deben entregar los distintos equipos que componen una subestación digital, las configuraciones y desempeños de éstos, de manera de obtener todos los beneficios que presenta la implementación de estas nuevas tecnologías en el sistema eléctrico chileno. En ese sentido, el estándar internacional IEC 61850 y sus apartados son los documentos base para la implementación de las subestaciones digitales. En particular, el Anexo Técnico establece el uso y las exigencias de diseño para las Unidades Concentradoras o Merging Units (MU), equipo utilizado para la conversión análogo–digital de las señales, las cuales deberán estar instaladas ubicadas en el patio de alta tensión, de manera tal de minimizar la longitud del cableado a la referida unidad. De la misma forma, cada MU deberá transmitir la información hacia los Dispositivos Electrónicos Inteligentes o Intelligent Electronic Devices (IED’s), de acuerdo al protocolo del estándar IEC 61850-9-2 e IEC 61850-8-1, a través de un bus de procesos. El soporte para dicho bus de proceso deberá estar contenido dentro de una red de comunicaciones Ethernet de alta disponibilidad, basados en la norma IEC 62439.

Respecto de los equipos convencionales, cada núcleo secundario de los Transformadores de Corriente deberá conectarse a una MU dedicada. En cuanto a los Transformadores de Potencial, será posible conectar los núcleos secundarios compartiendo la MU del paño que corresponda. En el caso de utilizar Transformadores de Instrumentación No Convencionales o Non Conventional Instrument Transformers (NCIT), éstos se podrán conectar directamente en los IED’s, sin necesidad de conectarse previamente a la MU, siempre y cuando estos cuenten con una salida de datos para un bus de proceso de acuerdo a los estándares IEC 61850-9-2 y/o IEC 61850-8-1.

En términos de prestaciones y desempeño se establece que:

  • los sistemas de protecciones deberán verificar las exigencias de redundancia establecidas en el Anexo Técnico.
  • El Coordinador podrá autorizar que las funciones de bloqueo se realicen mediante lógicas de control en vez de la utilización de relés auxiliares de disparo y bloqueo (86), siempre y cuando esto no signifique una degradación en los sistemas de protección.
  • El diseño de las subestaciones digitales deberá realizarse considerando la posibilidad de utilizar equipamiento de distintos fabricantes, de acuerdo al estándar IEC 61850 vigente y sus requisitos de interoperabilidad. Para ello, la subestación digital deberá ser diseñada de manera que el diseño inicial no condicione la elección de un proveedor.
  • El Coordinador deberá velar por la interoperabilidad y la estandarización de formatos para el envío de datos cuando corresponda.

Es importante destacar que la implementación de esta tecnología se encuentra en desarrollo actualmente en el sistema eléctrico chileno mediante la construcción de distintos proyectos de carácter obligatorio que fueron parte del plan de expansión de la transmisión incluidos en el Decreto Exento N° 418 del año 2017 que Fija Listado de Instalaciones de Transmisión Zonal de Ejecución Obligatoria, Necesarias para el Abastecimiento de la Demanda y que en su ingeniería incorporaron esta nueva tecnología, como lo son las nuevas subestaciones La Misión y Remehue de propiedad de SAESA, y en la modernización del equipamiento existente en ciertos paños en 154 kV de la subestación Alto Jahuel solicitado por Transelec mediante lo establecido en el artículo 72°-18 de la Ley como una Modificación Relevante.

De esta manera, se ejemplifica que estas nuevas tecnologías tienen la oportunidad de implementarse en el sistema eléctrico, existiendo más de una alternativa para su ejecución, ya sea mediante los ejemplos antes mencionados como el desarrollo de proyectos de acuerdo al acceso abierto al sistema o las obras urgentes autorizadas por la Comisión Nacional de Energía de acuerdo a lo establecido en el artículo 102° de la Ley.

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