En este artículo técnico, Gerald Jacob (Product Manager »EORSys«) utiliza un ejemplo concreto del gran operador alemán de sistemas de distribución (OSD) »Netze BW GmbH« para mostrar cómo las empresas de servicios energéticos pueden afrontar los retos de la transición energética en la red de media y baja tensión con subestaciones secundarias (SS) preparadas para el futuro. Una digitalización parcial estandarizada de las SS garantiza un suministro de energía fiable en el futuro gracias a una mayor transparencia de la red, y aumenta la eficiencia de costes en el funcionamiento y mantenimiento de las SS. Empiece el vídeo para saber más.
Retos de la transición energética
»EOR-3DS« como unidad de digitalización para SS
La creciente demanda de energías renovables y el aumento del número de vehículos eléctricos plantean grandes retos a la red de distribución eléctrica. En Alemania, por ejemplo, según la Ley de Energías Renovables (EEG) 2023 y el actual acuerdo de coalición, la cuota de energías renovables debe aumentar al menos hasta el 80% en 2030. Sin embargo, la cifra actual es de sólo el 56%.
Como en muchos otros países del mundo, en el futuro será necesario aumentar masivamente la capacidad eólica instalada y multiplicar la capacidad fotovoltaica instalada. Además, en muchos países también se está fomentando fuertemente la expansión de las bombas de calor. La razón es la transición mundial de los combustibles fósiles a las fuentes de energía renovables. En Alemania, por ejemplo, a partir del 1 de enero de 2024, los sistemas de calefacción de los edificios nuevos deberán funcionar como mínimo con un 65% de energías renovables. Otro punto importante es la movilidad eléctrica: el número mundial de vehículos eléctricos se multiplicará por 12 de aquí a 2030.
Retos para los gestores de redes de distribución a partir del ejemplo del GRD alemán »Netze BW«
El ejemplo de »Netze BW«, el gran operador alemán de redes de distribución, pone de relieve los retos específicos a los que se enfrentan los operadores de redes de distribución. La red de media y baja tensión no suele estar suficientemente vigilada, lo que puede provocar cuellos de botella. Las SS no suelen ser conmutables a distancia, lo que dificulta o impide reaccionar con rapidez ante los problemas de la red.
Las subestaciones secundarias digitales (SSD) se están convirtiendo en un elemento clave para los operadores de sistemas de distribución (OSD) en términos de automatización, supervisión y funcionamiento eficiente de sus redes. Las SSD serán un elemento vital de la futura red inteligente operada activamente y, por tanto, tanto los OSD como los fabricantes tendrán que enfrentarse a nuevos retos, como el despliegue a gran escala de dispositivos en red distribuidos por toda la red eléctrica.
En comparación con los dispositivos clásicos fuera de línea, los dispositivos conectados exigen más atención en cuanto a los procesos de gestión y funcionamiento asociados. Por ejemplo, es necesario realizar una gestión continua de parches en miles de dispositivos para mantener unos estándares de seguridad informática adecuados y proporcionar actualizaciones funcionales. Los procesos manuales no pueden hacer frente a la enorme cantidad de tareas relacionadas en un tiempo aceptable y de forma económica.
Por ello, »Netze BW« ha definido una nueva arquitectura de gestión y operaciones junto con un dispositivo estandarizado para Ring Main Units (RMU), la Process Interface and Detection Unit (PIDU).
Cuando se utiliza como PIDU en la subestación secundaria digital, nuestro nuevo indicador de averías »EOR-3DS« combina la localización clásica de averías a tierra y cortocircuitos con las funciones de interfaz digital necesarias. Esto convierte al indicador de cortocircuitos y derivaciones a tierra en una clase de aparato completamente nueva: el »EOR-3DS« como unidad de digitalización para SS.
Más información sobre el »EOR-3DS« en la aplicación en »Netze BW« aquí:
Informe de aplicación: »EOR-3DS« como unidad de digitalización para SS
Gestión rentable de SSD: indicador de averías »EOR-3DS« como unidad de digitalización para SS
Entrevista rápida con Gerald Jacob
(Jefe de Producto »EORSys«)
En la inauguración oficial de la subestación secundaria digital normalizada en »Netze BW«
Las SSD con indicadores de fallo a tierra y cortocircuito pueden revolucionar la supervisión y el control de la red. Ofrecen una forma de operar la red eléctrica más eficiente y fiable.
Digitalización de la red de distribución
Alcance y requisitos
La digitalización de la red de distribución requiere un planteamiento global y normalizado. Esto incluye escalar la conversión a SSD e implantar un sistema centralizado de gestión y explotación.
Pasos hacia la digitalización de la red de distribución:
- Procesos y soluciones estandarizados para la implantación masiva
- Gestión centralizada y sistema operativo para mantenimiento y actualizaciones a distancia
- Escalado de la conversión a SSD en función de las dimensiones y requisitos de la red
Ventajas de las SSD
- Mayor transparencia y visibilidad de la red
- Base para las funciones de automatización y autonomía de la red
- Funcionamiento rentable gracias a la posibilidad de control y parametrización a distancia
Rentabilidad de la digitalización
El despliegue de subestaciones secundarias digitales (DSS/Digital Secondary Substation) conlleva unos costes iniciales, pero éstos pueden repartirse entre muchas unidades a medida que aumenta el número de DSS, lo que supone una reducción significativa de los costes.
- Costes iniciales más elevados por estación
- Reducción de costes mediante la ampliación y el despliegue masivo
- Ahorro a largo plazo gracias a un funcionamiento y mantenimiento más eficientes
Conclusión y perspectivas
La digitalización de la red de distribución mediante DSS ofrece una solución prometedora para afrontar los retos de la transición energética. Mediante una aplicación estructurada y el uso de tecnologías modernas, los operadores de la red de distribución pueden operar su red de forma más eficiente y fiable. El futuro depara muchas más oportunidades para el DSS:
- Desarrollo técnico continuo de los DSS
- Integración de nuevas tecnologías como la IA y otras aplicaciones IIoT para redes aún más inteligentes
- Cooperación entre la industria, la investigación y la política para un futuro energético sostenible
Comparación de nuestros indicadores combinados de cortocircuito y falta a tierra »EOR-1DS« y »EOR-3DS«
»EOR-1DS«: La solución para SS analógicas
El »EOR-1DS« ofrece una solución rentable para SS analógicas al transmitir datos al centro de control y permitir la supervisión remota. Permite la indicación no direccional de derivaciones a tierra y cortocircuitos, y opcionalmente también puede proporcionar métodos de indicación direccional.
Funciones del »EOR-1DS«:
- Transferencia de datos al centro de control
- Monitorización remota de SS analógicas
- Indicación no direccional de defecto a tierra y cortocircuito
- Opción de indicación direccional con sensores adicionales
- Medición de tensión y medición de potencia integradas
»EOR-3DS«: La solución para SSD
El »EOR-3DS« ofrece funciones avanzadas para SSD, incluida una gama más amplia de algoritmos de falta a tierra y cortocircuito y una variedad de protocolos SCADA para la comunicación.
Funciones del »EOR-3DS«:
- Gama ampliada de algoritmos de fallo a tierra y cortocircuito
- Compatibilidad con una amplia gama de sensores de baja potencia
- Supervisión remota de los registros de averías y los libros de registro
- Totalmente programable
- Compatibilidad con varios protocolos SCADA, incluidos MQTT IIoT y MQTT Management & Operations
Comparación rápida: EOR-1DS vs. EOR-3DS
Encuentre el indicador de cortocircuito y defecto a tierra adecuado para su aplicación.
EOR-1DS
The fault indicator for
analog secondary substations
EOR-3DS
The fault indicator for
digital secondary substations
qu2 transient algorithm
Transient earth fault methodDirectional short-circuit and earth fault detection
Pulse location
Wattmetric method cos(φ)
Reactive power direction sin(φ)
❌
❌
Simple operation and parameterisation without software
❌
Extensive cyber security features✔️
Flash memory up to 32 GBCapacitive in parallel with VDS systems, low power sensors (two-wire technology) and classic transducers
Rogowski folding transducers, low power sensors (two-wire technology) and classic transducers
Modbus RTU
❌
❌
❌
❌
qu2 transient algorithm
Transient earth fault methodDirectional short-circuit and earth fault detection
Pulse location
Wattmetric method cos(φ)
Reactive power direction sin(φ)
qui-Method
Restriking faultsHarmonics method
Open setup as required with »AEToolbox« software
Certificate handling, user/role concept and encrypted connections
Extensive cyber security features✔️
Flash memory up to 32 GBCapacitive in parallel with VDS systems, Low power sensors (two-wire technology or RJ45) and classic transducers
Low power sensors (two-wire technology or RJ45) and classic transducers
Modbus RTU/TCP (Incl. «Modbus Master»)
IEC 60870-5-101 / 104, IEC 60870-5-103 Including Fault Records, IEC 61850 GOOSE, DNP 3.0
MQTT Management&Operations
MQTT IoT
Patch- and Devicemanagement via MQTT
Mass remote parameterisation and firmware updatesvia MQTT Management&Operations-function