La simulación en tiempo real es una herramienta que ha adquirido una mayor importancia para la operación del Banner_Pescosistema eléctrico, especialmente con la incorporación de nuevas tecnologías y su impacto en la seguridad y calidad del suministro, razón por la cual este año el Coordinador Eléctrico Nacional pondrá en marcha un laboratorio para ejecutar estas actividades.

En este contexto los especialistas destacan a Revista ELECTRICIDAD los alcances de esta tecnología, pensando en la expansión del sistema de transmisión y el desarrollo de redes inteligentes.

Qué son

Patricio Mendoza, académico del Centro de Energía de la Universidad de Chile define a los sistemas de simulación en tiempo real como aquellos que “funcionan a la misma velocidad que un sistema real”.

“Muchas veces las simulaciones son complejas, y toman más tiempo que el que en la práctica muestra un sistema real. Por ejemplo, simular unos pocos segundos del régimen transitorio de un sistema puede tardar, dependiendo de la complejidad, de unos pocos minutos a varias horas. La simulación en tiempo real asegura que la simulación de unos pocos segundos tarde, en efecto, unos pocos segundos, incluso cuando utilizamos modelos muy detallados del sistema. Esto es posible gracias a los avances tecnológicos en el procesamiento de señales y poder de cálculo de nuevos computadores y procesadores”, explica.

En esto concuerda Héctor Chávez, académico del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Santiago, quien sostiene que estas tecnologías son capaces de simular “cualquier variable de un fenómeno eléctrico en el sistema, como la simulación de fenómenos electromagnéticos asociados a tensiones, transientes, la escala de tiempo en la que ocurren los fenómenos de electrónica de potencia que tienen que ver con micro y milisegundos, control de frecuencia y balance de energía, entre otros”.

Para Patricio Robles, académico de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Católica de Valparaíso, estos sistemas también se pueden definir “como una estructura de procesamiento de un conjunto de variables eléctricas medidas simultáneamente en un determinado instante, la que está formada por tres subsistemas:

1) Un primer subsistema con dispositivos que miden variables eléctricas, como tensiones, frecuencia, corrientes y flujos de potencia, en distintos puntos de la red.
2) Una red de comunicaciones que transmite los datos.
3) Un tercer subsistema en que se procesan las variables medidas y, mediante distintos módulos de software apropiados, se simulan las condiciones operacionales actuales del sistema eléctrico, prediciendo el comportamiento que este tendría ante eventuales perturbaciones.

Tecnologías

Héctor Chávez menciona que las principales tecnologías que usan estos sistemas “es la electrónica dedicada que está específicamente adaptada para que la simulación ocurra en una escala de tiempo igual a la del fenómeno”.

Patricio Mendoza precisa que el uso de computadores dedicados permite una alta capacidad de procesamiento. “Dependiendo de lo que se quiera simular, se distinguen dos conceptos: «Hardware-in-the-loop», en donde la simulación en tiempo real muestra un sistema complejo, con lo que se puede validar, por ejemplo, un sistema de control que interactúe con él (un ejemplo clásico de esto es probar un relé de protecciones en una red eléctrica simulada), y «Rapid Control Prototyping», en que lo que se simula es el controlador, y se interactúa con un sistema real (un ejemplo de esto es controlar un convertidor electrónico real mediante un lazo de control simulado)”.

Por su lado, Patricio Robles destaca que la tecnología asociada a los sistemas de información en tiempo real (SITR) permite que los operadores “dispongan de información apropiada para tomar en forma oportuna y confiable las decisiones operacionales correctas, como despacho de generación, conexión en paralelo de circuitos de transmisión, conexión de módulos de compensación reactiva, entre otras”.

Impactos

De acuerdo a Patricio Mendoza el impacto de estos equipos se ha transformado en un insumo estratégico para la operación de los sistemas eléctricos: “La simulación en tiempo real permite probar equipos físicos sin que estos tengan que ser conectados directamente al sistema eléctrico nacional. Una vez validado su funcionamiento en simulación, se puede proceder a la conexión del equipo físico al sistema real”.

Según Héctor Chávez “estos equipos son importantes, pues al tener una manera de simular el sistema eléctrico de forma realista se puede generar una visión anticipatoria de fenómenos que pueden ocurrir, como detectar que sucedan condiciones peligrosas para el sistema, por lo que se pueden tomar accionar para corregirlas, a partir de las simulaciones”.

El aumento de la seguridad de la operación de las redes eléctricas es el impacto que resalta Patricio Robles, señalando que los sistemas de simulación contribuyen a tomar «acciones correctivas apropiadas», de modo de lograr un adecuado balance instantáneo entre la demanda y la generación, con acciones de control que permitan reaccionar en forma eficiente y segura, aumentando la capacidad del sistema para incorporar volúmenes crecientes de Energías Renovables No Convencionales.

Futuro

Las perspectivas para el uso de estos sistemas son amplias, de acuerdo a los académicos. Patricio Mendoza afirma que la simulación en tiempo real “facilitará la penetración de nuevas tecnologías al sistema, derribando mitos o miedos que puedan existir. Además, contar con estas herramientas tan flexibles nos ayudará a entender mejor el funcionamiento del sistema, pudiendo ejecutar estudios en menor tiempo, o aumentar el detalle de estos estudios”.

A juicio de Patricio Robles, “es de esperar que el desarrollo de estos sistemas de simulación vaya asociado a la incorporación de modernas tecnologías, una de las cuales se basa en el concepto de Smart Grid que se refiere a una forma de manejo y gestión inteligente de la energía eléctrica utilizando tecnologías de informática y comunicación en las redes para optimizar el uso de la energía”.

“Además es importante señalar la gran cantidad de investigación que se ha desarrollado en los últimos años en distintos países, incluidos el nuestro, relacionada con la aplicación de inteligencia artificial a la operación de sistemas eléctricos de potencia. De acuerdo a los resultados de estas investigaciones, tareas como la predicción de la demanda, despacho económico, diagnóstico y ubicación de fallas, evaluación de la seguridad de la red eléctrica y análisis de estabilidad, se pueden efectuar en tiempo real con algoritmos basados en redes neuronales, lógica difusa y algoritmos genéticos”, agrega el académico de la PUCV.

Y como conclusión Robles sostiene que los mayores desafíos en esta materia apuntan a la necesidad “de disponer de sistemas de transmisión confiable y eficiente de los datos eléctricos medidos en distintos puntos del sistema eléctrico nacional hacia los centros de control y procesamiento”.