SIMULACIÓN EN TIEMPO REAL DE PROYECTOS HVDC

Por Kati Sidwall, Simulation Specialist, Sales & Marketing | RTDS Technologies Inc.

RTDS Technologies de Canadá se focaliza en el uso de la simulación de transitorios electromagnéticos (EMT) en tiempo real y pruebas de hardware en bucle (HIL) para el diseño, integración, puesta en marcha, operación y solución de problemas de sistemas HVDC. Esta tecnología fue introducida por la canadiense a finales de la década de 1980 y hoy en día participa en casi todos los nuevos proyectos de HVDC. Los principales fabricantes de equipos y sistemas HVDC utilizan la simulación en tiempo real para las pruebas de aceptación de fábrica de sus controles. Por su parte, las empresas eléctricas y los operadores de sistemas eléctricos de potencia utilizan esta herramienta para apoyar la puesta en marcha y acompañar el funcionamiento de los enlaces HVDC. Las pruebas de bucle cerrado con un simulador en tiempo real son la mejor manera de verificar el desempeño dinámico de los controles HVDC antes de la instalación y de asegurarse de que funcionen de forma fiable durante toda la vida útil del proyecto.

Un esquema HVDC, integrado en el Sistema Eléctrico Nacional, no es solo otra línea de transmisión en el sistema de energía. Estos sistemas de transmisión se basan en dispositivos de electrónica de potencia y con controladores complejos que tienen un impacto relevante en el sistema de CA. A medida que los dispositivos FACTS y sistemas HVDC se vuelven más complejos y cercanos eléctricamente a otros sistemas basados en electrónica de potencia, es de vital importancia que los ingenieros comprendan íntegramente su comportamiento bajo una amplia gama de condiciones, incluyendo la forma en que interactúan con otros dispositivos pasivos y activos de la red. La simulación en tiempo real y las pruebas de hardware en bucle (HIL) permiten una comprensión completa del comportamiento de HVDC y el desempeño de sus esquemas de protección y control. Esto posibilita a los operadores anticipar vulnerabilidades y limitaciones en el funcionamiento del sistema HVDC. También proporciona formación realista y detallada para los operadores de sistemas.

Muchos operadores de enlaces HVDC poseen un “simulador de réplica”. Este es un simulador en tiempo real que está configurado para ejecutar una simulación en el dominio electromagnético o EMT del enlace HVDC. El modelo incluye las líneas, los convertidores, componentes como filtros y transformadores, y una parte del sistema de energía del operador. El simulador está conectado físicamente a una réplica de los controles HVDC, una copia de los cubículos de control proporcionados por el fabricante. Los controles reales del sistema HVDC se instalan en el campo y la réplica se aloja en un entorno de laboratorio del responsable de la operación del sistema de energía o de la empresa propietaria del enlace. Esto le permite al operador del enlace HVDC una oportunidad única (y cada vez más crítica) para ejecutar una amplia variedad de pruebas en los controles de HVDC sin tener que interferir las condiciones en el campo. Estas pruebas ayudan a garantizar que el control y la protección de HVDC funcionan según lo esperado, ante diversos escenarios, permiten minimizar las interacciones negativas entre el esquema HVDC y otros componentes de la red y apoyan a que los operadores se familiaricen con la tecnología y su impacto en el sistema de energía. También son clave en la eliminación de riegos ante cualquier modificación que se realice en la estrategia de control o en la red del operador. En definitiva, ayudan a garantizar el funcionamiento seguro del enlace HVDC en el futuro.

Un simulador en tiempo real conectado a cubículos de control HVDC a través de E/S analógicas y digitales.
Un simulador en tiempo real conectado a cubículos de control HVDC a través de E/S analógicas y digitales.

La capacidad de probar los controles Kimal Lo Aguirre en un bucle cerrado con un modelo de la red del SEN proporcionaría varios beneficios, incluyendo la capacidad de garantizar que la protección y el control del enlace HVDC hará lo que se espera de él cuando se instala en el sistema de energía. También permite verificar que el control HVDC no interactuará con otros sistemas y responderá a condiciones transitorias de una manera segura. Los simuladores de réplica también se utilizan para apoyar el proceso de puesta en marcha y han acortado el tiempo de pruebas de varios proyectos HVDC en meses. Es importante destacar que esta herramienta proporciona una plataforma para explorar los cambios en los controladores para hacer frente a las mejoras de la red, como el repotenciamiento de las líneas o la adición de esquemas FACTS o de plantas de energía renovable al sistema. Además, permite la investigación detallada de las fallas en el sistema y la respuesta de los controladores. En ese sentido, no es solo una medida preventiva, sino también una medida de diagnóstico, proporcionando capacidades críticas de solución de problemas.

Los simuladores en tiempo real no tienen porqué limitarse a las pruebas de control de HVDC. También se pueden utilizar para proyectos colaborativos de investigación auxiliar para apoyar la investigación del sistema de energía a raíz de un proyecto HVDC u otra tecnología FACTS. La simulación en tiempo real también se puede utilizar para aplicaciones de protección de área amplia y convencionales, control de microredes, pruebas de inversores, ciberseguridad y aplicaciones más allá de HVDC. Este es un momento emocionante para la comunidad de sistemas de energía en Chile con el próximo proyecto Kimal Lo Aguirre y la creciente proporción de energía renovable en el sistema que hará necesario introducir nuevas formas de análisis de los sistemas de energía.