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Paulina Muñoz, Comisión Nacional de Energía:
“Hay varios beneficios que se pueden obtener de la digitalización de las redes eléctricas”

Al igual que en otros países de la Región, la digitalización recién está incorporándose a las redes del SEN, y se espera que las futuras expansiones en el sistema de transmisión incorporen este tipo de tecnología para así obtener los beneficios que trae su implementación. Este fue uno de los temas abordados en el seminario “Tecnologías de vanguardia en el diseño y operación de los sistemas eléctricos”, realizado por el Comité Chileno de CIGRÉ. Para conocer más sobre qué implica la digitalización de las redes eléctricas, conversamos con Paulina Muñoz, Ingeniera del Subdepartamento de Proyectos y Acceso a la Red del Departamento Eléctrico de la Comisión Nacional de Energía.
Paulina Muñoz.

¿A qué se refiere el concepto de “Digitalizar las redes eléctricas”?
Digitalizar las redes eléctricas pasa principalmente por transformar, desde lo análogo a lo digital, los procesos de adquisición, transmisión, procesamiento y envío de información en una instalación eléctrica. Esto se realiza mediante la utilización de equipamiento inteligente, el que se integra a una red de comunicación, logrando la automatización de operaciones y gestión dentro de la red eléctrica, es decir, se utilizan tecnologías digitales en el equipamiento secundario y terciario de una instalación convencional, tales como los dispositivos de monitoreo, los equipos de protección y los dispositivos automáticos de seguridad.

Con todo, una red eléctrica se desarrollará hasta convertirse en una red totalmente digitalizada cuando se utilicen interruptores inteligentes, transformadores electrónicos y equipos primarios de detección en línea.

En ese sentido, ¿qué segmentos de la red pueden ser “digitalizados”?
Todo segmento perteneciente al sistema de transmisión puede ser parte de esta evolución tecnológica. Particularmente en Chile, las instalaciones que hoy día vemos incorporar este tipo de tecnología corresponden a subestaciones de servicio público. Si bien existen instalaciones dedicadas que ya optaron por digitalizar sus redes, en el último tiempo se ha visto que las instalaciones del servicio público están decidiendo incorporar equipamiento digital en las subestaciones, ya sea mediante modificaciones relevantes a instalaciones existentes como en proyectos de carácter obligatorio que fueron parte del plan de expansión de la transmisión que fija listado de Instalaciones de Transmisión Zonal.

¿Cómo se están digitalizando las subestaciones?
Una subestación puede digitalizar sus procesos de dos formas. La primera, siendo totalmente digital en equipamiento y funciones mediante la utilización de Transformadores de Instrumentación No Convencionales (en inglés, “Non Conventional Instrument Transformers”, NCIT) que recopilarán todas las señales necesarias y la enviarán mediante un bus de procesos a Dispositivos Electrónicos Inteligentes (“Intelligent Electronic Devices”, IED's), los que podrán ser, por ejemplo, un relé de protección o un controlador de un cambiador de derivación bajo carga.

La segunda manera se realiza mediante la combinación de equipamiento análogo de medición, es decir, transformadores de medida, de corriente y de potencial análogos, y equipamiento digital de procesamiento y envío de información, lo que son las Unidades Concentradoras (“Merging Units”, MU), que corresponden a equipos cuya función es la conversión análogo-digital de las señales. Cada MU deberá transmitir la información hacia los IED's, a través de un bus de procesos cuyo soporte deberá estar contenido dentro de una red de comunicaciones Ethernet de alta disponibilidad.

Ambas soluciones son válidas y se encuentran en ejecución hoy día en el Sistema Eléctrico Nacional (SEN).

Para la industria eléctrica, ¿cuáles son los beneficios que implica la digitalización de sus redes?
Hay varios beneficios que se pueden obtener de la implementación de esta tecnología, por ejemplo, las diversas funciones de una subestación pueden compartir la misma plataforma de información y así evitar repetición de equipos. Otro beneficio que es bastante evidente es que las redes de comunicación que se implementan en una subestación digital reemplazan los complicados cableados de control y mejoran la precisión en la medida, la disponibilidad de ésta y la confiabilidad de la transmisión de las distintas señales, facilitando el análisis de la información al poder tenerla centralizada, aumentando el nivel de seguridad en la operación del sistema.

De la misma forma, la adquisición de información se presenta sin pérdida de calidad de la misma, lo más cercano a la fuente, lo que se traduce en bajos requerimientos en transformadores de corriente y tensión, debido a la proximidad de los equipos que transforman la señal análoga a digital. También, se reduce la utilización y cantidad de cables de cobre, lo que genera una disminución de posibles interferencias electromagnéticas en sus recorridos, disminuyendo el espacio físico en donde se emplaza la instalación y en las obras civiles a realizar.

Otro beneficio importante tiene relación con poder realizar supervisiones de manera remota, sin la necesidad de tener personas expuestas en terreno e incluso, de ser requerido que se encuentren presentes en el sitio, este sería un ambiente seguro al contar con fibras ópticas y señales que no generan riesgos al operador. Finalmente, los sistemas e información son altamente estandarizados, lo que permite agilizar los trabajos, durante y después, ante la ejecución de posibles expansiones del sistema.

Para los clientes, ¿ofrece algún beneficio esta migración hacia la digitalización?
Contar con este tipo de tecnologías es tener un sistema más robusto y con un mayor nivel de seguridad. Ahora bien, para los clientes, es relevante mencionar que la incorporación de esta tecnología reduce los costos de operación y mantenimiento de las instalaciones debido a la disminución de cableado existente en la subestación, por lo que no se hace necesario realizar mantenimientos importantes.

Hay que destacar que, si bien el valor de inversión relacionado con el equipamiento del sistema de control y protecciones aumenta dada la incorporación de esta nueva tecnología, esa mayor inversión se ve disminuida por la superficie de terreno que utilizará la instalación, la reducción de obras civiles a realizar y en un menor gasto en cable de cobre.

¿En qué está Chile en este ámbito?
Actualmente, en Chile se están desarrollando proyectos que incorporan este tipo de tecnologías: dos subestaciones en el sur del país contarán con equipamiento digital, ambos proyectos de carácter obligatorio que fueron parte del plan de expansión de la transmisión que Fija Listado de Instalaciones de Transmisión Zonal, y hay desarrollos por parte de los transmisores en actualizar las instalaciones existentes incorporando esta tecnología.

Ahora bien, la idea es que las futuras expansiones en el sistema de transmisión incorporen este tipo de tecnología mientras éstas sean competitivas frente a soluciones convencionales, y así obtener los beneficios que trae la implementación de la digitalización en las redes eléctricas, que es justamente lo que el Anexo Técnico de Exigencias Mínimas de Diseño de Instalaciones de Transmisión busca con la definición de las distintas exigencias y requisitos establecidos en el documento relacionados con las subestaciones digitales.

¿Implica la digitalización “nuevas” preocupaciones para la CNE?
La gran preocupación de la Comisión Nacional de Energía, en su rol de regulador del Sistema Eléctrico Nacional y ente responsable de fijar las normas técnicas y de calidad indispensables para el funcionamiento y la operación de las instalaciones energéticas frente a la digitalización de las instalaciones, es el cómo se debe realizar la implementación de esta nueva tecnología y su compatibilidad con las instalaciones existentes y los distintos fabricantes, de manera de que su incorporación al sistema no condicione la solución de desarrollo de las instalaciones o la elección del proveedor de los distintos equipamientos.

Dentro del trabajo normativo que inició la Comisión en el año 2018 relacionado con el diseño de las instalaciones de transmisión del SEN, titulado Anexo Técnico de Exigencias Mínimas de Diseño de Instalaciones de Transmisión, se incorporan distintas exigencias para la implementación de las subestaciones digitales, de manera de 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 el diseño no sea tan disímil entre las instalaciones de servicio público y las instalaciones de interés privado o dedicadas, lo anterior mediante la incorporación de exigencias de diseño, desempeño, de seguridad y confiabilidad.

Y 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, 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.

Septiembre 2020
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