Redes de transmisión inteligente. Beneficios y riesgos
Smart Transmission Grids - Benefits and Risks
Información del artículo: recibido: marzo de 2011, aceptado: febrero de 2012
Velasco-Ramírez E.
Instituto de Ingeniería
Universidad Nacional Autónoma de México Correo: [email protected]
Ángeles-Camacho C.
Instituto de IngenieríaUniversidad Nacional Autónoma de México Correo: [email protected]
García-Martínez M.
Instituto Tecnológico de Toluca Correo: [email protected] Descriptores: ̋" ukuvgoc"gnfievtkeq" ̋" tgf"fg"vtcpuokuk„p"" kpvgnkigpvg" ̋" vtcpukek„p" ̋" dgpghkekqu"{"tkguiqu" ̋" vgepqnqi c"JXFE ̋" HCEVU"{"ROW ResumenActualmente los sistemas eléctricos operan cada vez más cercanos a sus lími-tes de estabilidad, es por ello que se hace necesaria y primordial la transición
æ̶ªı̶ ³Øµ© ı ²Øß̶ ŁØ ² ̶ ßı ıŸ ®³Ø º̶ ̶²ıªØ œ̶ ØRªıØ²Ø Ø² غ̶ ŁØ
la energía eléctrica, evitando con ello cortes de energía que generan impor-tantes pérdidas en la economía de cualquier país del mundo. En este docu-mento se realiza un análisis de los eledocu-mentos necesarios para una sana y
ØRªıØ²Ø ² ̶ ıªıŸ ŁØ ³̶ ØŁ ŁØ ² ̶ ßı ıŸ ؜Ԫ² ıª̶ µØ ²ıª̶œßØ²Ø ı²Ø -grada hacia una red de transmisión inteligente. Se presenta un análisis compa-rativo entre dos de los marcos de referencia más importantes, el de la UE y
Øœ ŁØ &6" Ø Øœ ß©ŁØœ© ŁØ ̶ ©œœ© ÆØØRªı© ½ ıØ º© Ø œ̶ ı߬œØßز̶ -ción de estos sistemas.
Abstract
Nowadays the Power Systems are working near their stability limits, for this reason it is necessary and essential a transition to new transmission systems that ensure ØUªıز ŁØœıµØ ½ ©Œ ؜ت² ıª̶œ ØØ º½ ¹ı²æ ²æØ ©ÆłØª²ıµØ ²© ¬ صز Æœ̶ªø©³² ²æ̶² ª̶³ Ø ıºıRª̶² œ© Ø ı ²æØ Øª©©ß½ ©Œ ̶½ ª©³² ½ ı ²æØ ¹© œŁ 5æı ¬̶¬Ø ̶̶-œ½¾Ø ı߬© ²̶² ØœØßز ²© ª© ıŁØ æ̶µıº ̶ æØ̶œ²æ½ ̶Ł ØUªıز ² ̶ ı²ı© Œ ©ß ̶ ¬©¹Ø º ıŁ µØ ²ıª̶œœ½ ı²Øº ̶²ØŁ ı²© ̶ ß̶ ² ² ̶ ßı ı© º ıŁ " ª©ß¬̶ ̶²ıµØ ̶̶œ½ ı ı ²æØ ß©ŁØœ ŁØµØœ©¬ßز ÆØØR² ̶Ł ı ø ©Œ ²æØ ı߬œØßز̶²ı© ©Œ ²æØ Ø systems, between two of the main marc of references of smart grids, the EU and the 64" ı ¬ Ø Ø²ØŁ
Keywords:
̋ power systems
̋ smart transmission grid ̋ benefits & risks
̋ HVDC technology
̋ FACTS
Introducción
La sociedad actual requiere grandes cantidades de energía para la industria, el comercio, la agricultura, el transporte, las comunicaciones, el uso residencial, etcé-tera. El suministro actual de esta energía es proporcio-nado principalmente por combustibles fósiles. En este escenario las fuentes de energía no renovables son el principal combustible que se utiliza en la generación de electricidad. En el futuro, el uso de las fuentes de ener-gías renovables jugará un rol dominante en la genera-ción de electricidad. El incremento en la integragenera-ción de estas energías, sumado a los desarrollos tecnológicos en transmisión, generación y distribución, ha marcado un parteaguas en la industria eléctrica. La necesidad de te-Ø ı ²Øß̶ ŁØ ² ̶ ßı ıŸ œı߬ı© ØRªıØ²Ø ª©R̶-bles, tolerantes a disturbios y sensiª©R̶-bles, ha propiciado el nacimiento de las llamadas “redes inteligentes”, lo que en inglés se conoce como “smart grids” (Fangxing et al., 2010).
Los sistemas eléctricos de potencia tradicionales tienden a ser verticalmente integrados, es decir, una empresa es la responsable de la generación y transmi-sión y, en muchos casos, también de la distribución en su área de servicio. Hace algunos años se creía que este método ayudaría a optimizar la planeación y operación global del sistema, es decir, que una sola empresa debía tener el control total de la generación, la transmisión y, en algunos casos, también de la distribución. Actual-mente, en muchos países está cambiando el paradigma de una red eléctrica, primordialmente centralizada y controlada por un solo operador, a una en la que parti-cipen diferentes empresas en la generación, distribu-ción y operadistribu-ción, y donde los usuarios de la red sean más interactivos con el sistema. Bajo este marco, nace el concepto denominado “red inteligente”; como una
vi-ıŸ ŁØ œ̶ ıŒ ̶Ø ² ³ª²³ ̶ ؜Ԫ² ıª̶ SؼıÆœØßØ²Ø ª© -trolable.
El sistema de monitoreo de la transmisión, más la tecnología de comunicación e información, en conjunto, crean una “red de transmisión inteligente”, que facilita la supervisión y control del transporte de energía eléc-trica. Pasar a una red de transmisión inteligente es evo-lucionar de una red centralizada y pasiva que funciona en un único sentido (de proveedores a consumidores), a un modelo de red de transmisión automatizada, don-de cada nodo en el sistema eléctrico es emisor y recep-tor, productor y consumidor y, en consecuencia, se obtiene la evolución de un esquema centralizado a uno distribuido. El control de la infraestructura eléctrica ha sido, hasta ahora, centralizado en una estructura verti-cal como sucede en los sistemas eléctricos. La
desregu-lación del sistema eléctrico crea la necesidad de un control distribuido. En este sentido, el concepto de red de transmisión inteligente permitirá a los sistemas de
¬©²Øªı̶ ¬Ø ß̶ØªØ R̶ÆœØ ½ غ³ © )©ßßØœÆØ ºet
al., 2007).
Definiciones y objetivos
-̶ ŁØRıªıŸ ŁØ ØŁ ı²ØœıºØ²Ø ŁıŒçªıœßØ²Ø Ø ¬³ØŁØ
dar en pocas palabras, ya que involucra un gran
núme-© ŁØ ªnúme-©ªØ¬²núme-© ŁØRıªınúme-©Ø ½ ²Øªnúme-©œnúme-©ºç̶ ı ØßÆ̶
-go, de manera introductoria y muy simplista se puede
ŁØRı ª©ß© ³̶ ØŁ ®³Ø ı²Øº ̶ œ̶ ºØØ ̶ªıŸ ªØ² ̶ -lizada a través de grandes plantas generadoras, con la generación distribuida en pequeña escala de energías renovables, en la cual el usuario puede consumir y en-viar energía a la red, es decir, el lado de la demanda de la red se puede convertir, de manera controlada, en una “fuente” o en un “pozo” de energía.
$© œ̶ R̶œıŁ̶Ł ŁØ ŁØ ª ıÆı ŁØ ß̶Ø ̶ ßÀ ŁØ²̶œœ̶
-Ł̶ œ© ª©ªØ¬²© ®³Ø Ø ıµ©œ³ª ̶ Ø œ̶ ŁØRıªıŸ ̶ -terior, a continuación se presenta la visión que tienen la Unión Europea (UE) y el Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE) sobre el concepto de red inteli-gente de energía eléctrica
Visión de la Unión Europea
Para la Unión Europea el desarrollo de redes inteligen-tes considera un audaz programa de investigación, de-sarrollo y proyectos que se encaminen a la integración de la red de abastecimiento de energía, que satisfaga las
ØªØ ıŁ̶ŁØ ŁØ œ̶ &³ ©¬̶ ŁØœ Œ³²³ © & œ̶ Rº³ ̶ ｱ Ø
muestra una visión integral de la red inteligente de la Unión Europea.
Según esta visión, las redes europeas de energía
؜Ԫ² ıª̶ ŁØœ Œ³²³ © ŁØÆØ À Ø
'œØ¼ıÆœØ %ØÆØ À ̶²ı Œ̶ªØ œ̶ ØªØ ıŁ̶ŁØ ŁØ œ©
consumidores con los retos que esto representará en el futuro.
"ªªØ ıÆœØ (̶ ̶²ı¾̶ À Øœ ̶ªªØ © ̶ œ̶ ª©Ø¼ıŸ ŁØ
todos los usuarios de la red, particularmente a tra-vés de fuen²Ø Ø©µ̶bles y generación local
alta-ßØ²Ø ØRªıØ²Ø ª© Øßı ı©Ø ª©²̶ßı̶²Ø ³œ̶
o muy bajas.
&ª©Ÿßıª̶ Proveerán una cadena de valor por
ßØŁı© ŁØ œ̶ ı©µ̶ªıŸ œ̶ ̶Łßıı ² ̶ªıŸ ØRªıزØ
de la energía, la competitividad y la regulación. Uno de los objetivos fundamentales que se pretende lo-grar con la implementación de las redes inteligentes
europeas es duplicar la incorporación de la generación por medio de energías renovables, la cual es actualmen-te de 13%, para alcanzar un 26% en 2030 (Directoraactualmen-te-
(Directorate-(ØØ ̶œ ｲｰｰｵ
Los elementos clave que incluye esta visión son los
ıº³ıزØ
$ Ø̶ ³ ª©ł³²© ŁØ ©œ³ªı©Ø ²Ôªıª̶ßØ²Ø ¬ © -badas, económicamente factibles y que puedan ser desarrolladas rápidamente; las cuales permitan que las redes existentes acepten la inyección de potencia de todas las fuentes de energía disponibles.
" ß©ı¾̶ œ© ß̶ ª© ŁØ ØŒØ Øªı̶ غ³œ̶²© ı© ½
comerciales de Europa para facilitar las transaccio-nes sin fronteras de potencia y servicios de red, ase-gurándose que se acomodarán a un amplio rango de condiciones de operación.
& ²̶ÆœØªØ © ß̶ ²Ôªıª̶ ½ ¬ ©²©ª©œ© ª©ß¬̶ ²ı -dos que aseguren el acceso abierto y permitan la uti-lización de equipo del fabricante que se desee seleccionar.
%Ø ̶ ©œœ̶ ı ²Øß̶ ŁØ ıŒ© ß̶ªıŸ ª©ß¬³²̶ªıŸ ½ ²ØœØª©ß³ıª̶ªıŸ ®³Ø ¬Ø ßı²̶ ßØł© ̶ œ̶ ØRªıتı̶
de la red y aumentar los servicios disponibles para los consumidores.
" غ³ ̶ œ̶ ª©ß¬̶²ıÆıœıŁ̶Ł ̶ŁØª³̶Ł̶ ŁØ œ© Ø®³ı -pos de las redes actuales con los nuevos; de manera que se asegure la interoperabilidad de los arreglos de automatización y control.
Adicionalmente, las redes de distribución del futuro deberán convertirse en redes activas que sean capaces
ŁØ ¬Ø ßı²ı S³ł© ŁØ ¬©²Øªı̶ ÆıŁı تªı©̶œØ ŁØ œ̶ ØŁ
al consumidor y del consumidor a la red
(Directorate-(ØØ ̶œ ｲｰｰｵ
Visión del Departamento de Energía de Estados Unidos de Norteamérica
$© œ̶ R̶œıŁ̶Ł ŁØ ØŒ ز̶ œ© ز© ®³Ø Ø Øœ ̶ ¬Øª²©
energético enfrenta esa nación, el Departamento de Energía de EUA (DOE, %ج̶ ²ßز ©Œ &Ø º½) estructuró recientemente su programa denominado “Renewable and Distributed System Integration Program”, mediante el cual se encuentra realizando nueve proyectos piloto. Cada uno de ellos integra energía limpia, producida en
ı²ı© ª© Øœ R ŁØ œ©º ̶ ³̶ ØŁ³ªªıŸ ŁØ ｲｰ Ø Øœ ¬ıª©
de demanda en los alimentadores de distribución para
Øœ ̶ü© ｲｰｱｵ -© ¬ ©½Øª²© Ø ²À œ©ª̶œı¾̶Ł© ̶ ² ̶µÔ ŁØ
todo el país, e involucran a todos los niveles que inte-gran la cadena de distribución, desde complejos resi-denciales e industriales hasta las compañías suminis- tradoras, los cuales están desarrollando, conjuntamen-te, diferentes procedimientos para alcanzar la meta (DOE, 2008).
Algunas de las tecnologías que se están integrando son vehículos híbridos enchufables (PHEVs), turbinas eólicas, energía fotovoltaica, acumulación por bombeo, almacenamiento por aire comprimido, tecnología de micro redes y sistemas de automatización de alimenta-dores (Vojdani et al., 2008).
El DOE establece que la generación renovable
distri-ƳıŁ̶ Ø ı²ØœıºØ²Ø ¬© ®³Ø 3ØŁ³ªØ œ̶ Øßı ıŸ ŁØ º̶ Ø ŁØ ،ت²© ıµØ ̶ŁØ © .Øł© ̶ œ̶ ØRªıتı̶ ŁØœ ı ²Øß̶ "½³Ł̶ ̶ ŁıŒØ ı œ̶ ØªØ ıŁ̶Ł ŁØ ª تıßıز© ŁØœ ı -tema. 3ØŁ³ªØ Øœ ¬ıª© ŁØ ª̶ º̶ "œıµı̶ œ̶ ª©ºØ ²ıŸ .Øł© ̶ œ̶ ª©R̶ÆıœıŁ̶Ł Hkiwtc"30"Xkuk„p"fg"nc"eqowpkfcf"gwtqrgc" fg"ncu"tgfgu"kpvgnkigpvgu"fgn"hwvwtq
.Øł© ̶ œ̶ غ³ ıŁ̶Ł ŁØœ ı ²Øß̶
En estos proyectos se encuentran trabajando juntos to-dos los interesato-dos, entre ellos, desarrolladores habita-cionales, industriales, compañías suministradoras,
³ıµØ ıŁ̶ŁØ ½ œ̶Æ© ̶²© ı© ̶ªı©̶œØ ª©ß© Øœ &13*
En la tabla 1 se presenta una comparación entre la red actual y una red de transmisión inteligente (Her-nández, 2010).
Transición hacia las redes de transmisión inteligente
La evolución hacia una red inteligente cambiará varios aspectos del modelo comercial actual y la relación de la industria con todos los productores, implicando y afec-tando a las empresas de generación, los reguladores, los proveedores de servicios de la energía, vendedores de tecnología de automatización y a los consumidores del servicio, de esta manera, las redes inteligentes opti-mizarán las interconexiones entre los productores y consumidores (Nehrir et al., 2006).
Al observar lo que ha ocurrido en distintos países con algunos sistemas en que se han llevado a cabo re-formas estructurales, se concluye que dichas transfor-maciones se pueden visualizar como un proceso de
ص©œ³ªıŸ ̶²³ ̶œ ª© Øœ R ŁØ ©Æ²ØØ Øœ ßÀ¼ıß© ¬ © -vecho de los recursos necesarios para la producción y suministro de la energía eléctrica, ya sea mediante la planeación y evolución de los sistemas integrados ver-ticalmente, o a través de la apertura a la competencia para lograr una adecuada integración tecnológica y económica; y es así como surge el concepto denomina-do “red de transmisión inteligente”; como una visión de la infraestructura eléctrica que integra la generación
½ Łı ² ıƳªıŸ SؼıÆœØßØ²Ø ª©² ©œ̶ÆœØ -© ز© ıß -puestos por esta nueva visión deben alcanzarse de una manera económica, especialmente en países en desarro-llo, ya que muchos de ellos no pueden tener acceso a tecnologías ambientalmente compatibles. Con la ayuda de nuevas ideas, soluciones inteligentes, así como inno-vaciones tecnológicas, los retos pueden ser superados.
El propósito fundamental de esta reestructuración en el diseño y operación de los sistemas eléctricos, es la de
̶œª̶¾̶ œ© ÆØØRªı© ª© ³̶ ß̶½© ØRªıتı̶ ½ ª©ß -petitividad de mercado eléctrico entre países o regiones a nivel global.
El mercado de las redes inteligentes tendrá un creci-miento dinámico impulsado por el cambio climático y por los programas de estímulo económico, ya que al integrar grandes cantidades de sistemas renovables de energía, el sistema eléctrico actual deberá adaptarse a este crecimiento, y es de gran importancia mencionar que la infraestructura actual no está diseñada para esta tarea.
Ectcevgt uvkecu"fg"ncu"tgfgu"kpvgnkigpvgu"fg"" vtcpuokuk„p
Las redes inteligentes tienen tres componentes
prima-ı© Œ̶ª²³ ̶ªıŸ ı²ØœıºØ²Ø smart metering), la infraes-tructura de la red y el sistema de control (grid intelligence), además de una gestión inteligente de datos (³²ıœı²½ *5).
-̶ Rº³ ̶ ｲ ¬ Ø Ø²̶ ŁØ ß̶Ø ̶ ºØØ ̶œ œ̶ Œ© ß̶ Ø œ̶ ®³Ø ³̶ ØŁ ı²ØœıºØ²Ø ¬³ØŁØ Ø ŁØRıŁ̶ & Ø ²̶ Rº³ ̶ ®³ØŁ̶ ج Ø Ø²̶Ł© œ© ØœØßز© ¬ ıªı¬̶œØ
de un “sistema de transmisión inteligente”, entre los
ª³̶œØ Ø ¬³ØŁØ ßتı©̶ œ© ıº³ıØ²Ø 4ı ²Øß̶ ı²Øº ̶œ ŁØ ¬ ©²ØªªıŸ 4ı ²Øß̶ ŁØ ̶æ© © ŁØ ØØ ºç̶
"³²©ß̶²ı¾̶ªıŸ ½ ¬ ©²ØªªıŸ ŁØ œ̶ ³ÆØ ²̶ªıŸ 5ت©œ©ºç̶ ŁØ )7%$ ½ '"$54
Cuando se implementa un sistema de transmisión inte-ligente se ofrece solución a varios problemas ocasiona-dos en los sistemas eléctricos de potencia, entre las principales soluciones encontramos las que se
presen-²̶ ̶ ª©²ı³̶ªıŸ
%زت²̶ ½ ̶²ØŁØ ¬ ©ÆœØß̶ Ø Øœ ı ²Øß̶ ŁØ ŁØ ³
inicio antes de que afecten el servicio.
3Ø ¬©ŁØ ̶ Ø ²çß³œ© œ©ª̶œØ ½ ºœ©Æ̶œØ ½ ©Æ²ØØ
más información sobre los problemas del sistema.
3ØŁ "ª²³̶œ 3ØŁ ŁØ 5 ̶ ßı ıŸ *²ØœıºØ²Ø 5 ̶ ßı ıŸ ŁØ &Ø ºç̶ De centrales a usuarios En todas direcciones
*Œ© ß̶ªıŸ Dirigida a centros de
mando En todas direcciones Operaciones Centralizadas Distribuidas Control $ز ̶œı¾̶Ł© 4$"%"
Sistema Distribuido según jerarquía, negociación/ coordinación
Vcdnc"30"Eqorctcek„p"fg"nc"tgf"cevwcn"{" wpc"tgf"fg"vtcpuokuk„p"kpvgnkigpvg
*ª© ¬© ̶ ßØŁıªı©Ø ª©ß³ıª̶ªı©Ø À¬ıŁ̶ diagnósticos centralizados avanzados y controles que restablezcan el estado estable del sistema des-pués de interrupciones o disturbios.
"Ł̶¬²̶ ̶³²©ßÀ²ıª̶ßØ²Ø œ© ı ²Øß̶ ŁØ ¬ ©²Øª -ción a las nuevas topologías de la red.
3Ø Łı تªı©̶ S³ł© ŁØ ¬©²Øªı̶ ª̶ßÆı̶ ¬̶² ©Ø ŁØ ª̶ º̶ ßØł© ̶ ¬Ø RœØ ŁØ µ©œ²̶łØ ½ Ø̶œı¾̶ ̶ªªı© -nes correctivas a segundos de haber detectado el problema.
1Ø ßı²ı ̶ œ̶ ª̶ º̶ ½ ̶ œ̶ ºØØ ̶ªıŸ Łı ² ıƳıŁ̶ participar en operaciones de control.
-̶ ØŁ ŁØ ² ̶ ßı ıŸ ŁØÆØ Ø ıæØ Ø²ØßØ²Ø Łı Ø -ü̶Ł̶ ½ ©¬Ø ̶Ł̶ ª© غ³ ıŁ̶Ł ½ ª©R̶ÆıœıŁ̶Ł ª©ß© factor clave.
1 ©µØØ ̶œ ©¬Ø ̶Ł© ı ²Øß̶ ̶µ̶¾̶Ł© ŁØ µı ³̶œı -zación para mejorar su capacidad de supervisar el sistema.
Para lograr que los sistemas de transmisión inteligente tengan las características requeridas es necesario reali-zar varias iniciativas que permitan un óptimo funciona-miento de las redes de transmisión inteligente. Entre estas iniciativas realizadas se encuentra la incorpora-ción de sensores de impedancia, monitoreo del sistema, implementación de portales del consumidor, comuni-ª̶ªı©Ø ³ ̶Ł© RÆ ̶ Ÿ¬²ıª̶ ©Æ Ø ª̶ÆœØ ŁØ º³̶ Ł̶ agentes semiautónomos, métodos de visualización avan- zados; Sistemas de almacenamiento de energía (ESS/ 45"5$0. ̶¬œıª̶ªıŸ ŁØ Łı ¬© ı²ıµ© ª©² ©œ̶Ł© Ø
'"$54 )7%$ 8". 8"1 1.6 زªÔ²Ø ̶ '̶µ Ø Perrodet al., 2009).
La implementación de estas soluciones ha permiti-Ł© ̶ œ© ı ²Øß̶ ŁØ ² ̶ ßı ıŸ ©Æ²ØØ ÆØØRªı© como la reducción de costos por congestión, disminu-ción en la probabilidad de apagones, al igual que la sa-lida o interrupciones forzosas de líneas u otros
elementos de transmisión, la reducción en tiempos de restauración por mantenimiento preventivo, los picos de demanda reducidos en las líneas de transmisión y ©² © ÆØØRªı© ŁØÆıŁ© ̶œ ̶³²©Łı̶ºŸ ²ıª©
& ª³̶²© ̶ œ̶ ºØØ ̶ªıŸ Łı ² ıƳıŁ̶ Ø æ̶ ØSØł̶Ł© un incremento de la penetración e integración y una ß̶½© ³²ıœı¾̶ªıŸ ŁØ œ̶ ßı ß̶ 5̶ßÆıÔ Ø æ̶ ıª Ø -mentado la seguridad y tolerancia del sistema de trans-misión a ataques o desastres naturales y se han ¬ Ø Ø²̶Ł© ßØł© ̶ Ø œ̶ ª̶œıŁ̶Ł ŁØ œ̶ ØØ ºç̶ ½ ª©R̶ -bilidad, así como una mayor disponibilidad y capaci-Ł̶Ł ŁØ ØØ ºç̶ ŁØÆıŁ© ̶ œ̶ ©¬²ıßı¾̶ªıŸ ŁØ S³ł© ŁØ potencia. Korngogpvcek„p"fg"eqpvtqncfqtgu"gp"ncu"n pgcu"fg" vtcpuokuk„p &œ ª©ªØ¬²© ŁØ ı ²Øß̶ SؼıÆœØ ŁØ ² ̶ ßı ıŸ Ø $" '"$54 Ø ²À Æ̶ ̶Ł© Ø œ̶ ıª© ¬© ̶ªıŸ ŁØ Łı ¬© ı²ı -vos de electrónica de potencia y sus métodos de control en las redes de transmisión, para hacerlas electrónica-mente controlables. La implementación de esta tecnolo-gía ha alterado la forma de planear, diseñar y operar los sistemas de transmisión en el mundo.
-̶ ²Øª©œ©ºç̶ '"$54 æ̶ ² ̶磩 œ© ıº³ıØ²Ø ÆØØ -Rªı©
*ª Øßز© ŁØ œ̶ ª̶¬̶ªıŁ̶Ł Ø œ© ı ²Øß̶ ̶ª²³̶œØ de transmisión.
*ª Øßز© ŁØ œ̶ ª©R̶ÆıœıŁ̶Ł ½ Łı ¬©ıÆıœıŁ̶Ł ŁØ las líneas de transmisión.
*ª Øßز© Ø œ̶ Ø ²̶ÆıœıŁ̶Ł ŁıÀßıª̶ ½ ² ̶ ı²© ı̶ de la red. .Øł© ̶ Ø œ̶ ª̶œıŁ̶Ł ŁØ œ̶ ØØ ºç̶ ؜Ԫ² ıª̶ ز غ̶ -da a los usuarios. 4³ ı߬œØßز̶ªıŸ ª̶³ ̶ ³ Æ̶ł© ı̶߬ª²© ̶ß biental. Hkiwtc"40"Guswgoc"fg"qrgtcek„p"fg"wpc" tgf"kpvgnkigpvg
& œ̶ Rº³ ̶ ｳ Ø ¬ Ø Ø²̶ ³ Ø ®³Øß̶ Ł©ŁØ Ø ØłØ߬œı -Rª̶ œ̶ ³²ıœı¾̶ªıŸ ŁØ œ© ŁıŒØ Ø²Ø Łı ¬© ı²ıµ© '"$54 para controlar las redes de transmisión.
Beneficios económicos de la implantación de redes de transmisión inteligente
&¼ı ²Ø µ̶ ı© ÆØØRªı© ت©Ÿßıª© ª³̶Ł© Ø ı߬œØ -menta una red de transmisión inteligente. A continua-ªıŸ Ø ¬ Ø Ø²̶ ̶œº³© ŁØ œ© ¬ ıªı¬̶œØ ÆØØRªı© ̶œ ı߬œØßز̶ Ø ²Ø ²ı¬© ŁØ ØŁØ $ Ø̶ªıŸ ŁØ ³Øµ̶ Œ³Ø²Ø ŁØ ² ̶Æ̶ł© ª تıßıز© económico de la región. 0¬²ıßı¾̶ªıŸ ŁØ œ© ª̶¬ı²̶œØ ŁØ ıµØ ıŸ ŁØÆıŁ© ̶ ßØ© Ø œıßı²Ø ŁØ Łı Øü© ½ ̶ ³ ³ © ßÀ ØRªıØ²Ø de la red. "æ© © Ø ı߬³Ø ²© ŁØÆıŁ© ̶ ³̶ ŁØ¬ تı̶ªıŸ mayor. *ª Øßز̶ Øœ ıµØœ ŁØ ³²ıœı¾̶ªıŸ ŁØ œ̶ ØŁ ºØ ²ıŸ (DOE, 2009). &² Ø œ© ÆØØRªı© ̶ßÆıز̶œØ ŁØœ Ø߬œØ© ŁØ Ø ²© esquemas de gestión de energía eléctrica se encuen-² ̶ œ© ıº³ıØencuen-²Ø
3ØŁ³ªªıŸ Ø œ̶ Øßı ıŸ ŁØ º̶ Ø ŁØ ،ت²© ı -vernadero (al implementar mayor número de pro-yectos basados en fuentes renovables de energía).
.Øł© ̶ Ø œ̶ ª̶œıŁ̶Ł ŁØœ ̶ı Ø Ø œ̶ ¾©̶ ³ Æ̶̶ Lo anterior se deriva del hecho de que son esenciales para la integración de fuentes de energía renovables y
para asegurar suministros de energía estables, tanto so-lar como eólicos.
Riesgos a considerar al implementar las redes de transmisión inteligentes
Tkguiqu"h ukequ
Con la implementación de redes inteligentes y el po-sible incremento en la carga de líneas de transmisión, los operadores de los sistemas eléctricos de potencia se verán forzados a operar los sistemas muy cerca a sus límites de estabilidad. Este nuevo punto de ope-ración representa por sí solo un incremento en la vul-nerabilidad del sistema, por lo que es necesario realizar estudios más detallados del comportamiento ºœ©Æ̶œ ŁØœ ı ²Øß̶ ̶ R ŁØ ß̶²ØØ œ© ßÀ ºØØ ŁØ seguridad.
En sistemas altamente interconectados la estabili-dad de la señal pequeña, especialmente oscilaciones inter-área, incrementan su importancia, la cual aumen-ta más si el sistema aumenaumen-ta en aumen-tamaño o la carga de las redes de transmisión crece.
Las oscilaciones inter-área son un problema común en grandes redes de sistemas de potencia a lo largo y ancho del planeta.
Las oscilaciones inter-área de baja frecuencia cuan-do se presentan en sistemas eléctricos, limitan la canti-dad de transferencia de energía sobre las líneas de transmisión entre las regiones que contienen a los gru-pos de generadores.
Hkiwtc"50"Tgf"gnfievtkec"eqp"fkurqukvkxqu" HCEVU"godgdkfqu
Si el tamaño del sistema y la carga de la red se incre-mentan, las oscilaciones inter-área también tenderán a incrementarse.
Tkguiqu"ekdgtpfivkequ
La transmisión de electricidad sobre redes inteligentes es altamente dependiente de los sistemas de control ba-sados en computadora.
Cuando se tiene un sistema de comunicaciones
ba-̶Ł© Ø ²Øª©œ©ºç̶ *1 ı²Ø ز ¬ ©²©ª©œ) se incrementa la vulnerabilidad del mismo, debido a los riesgos ci-bernéticos.
Cualquier falla en la red eléctrica, ya sea intencional o no, podría ser potencialmente devastador.
%Ø © ؼı ²ı ØRªıØ²Ø ßÔ²©Ł© ŁØ ت ı¬²̶ªıŸ
para la seguridad del sistema, cualquier persona con pocos conocimientos de ingeniería inversa podría dejar sin alimentación a cualquier usuario que se encuentre conectado a la red de transmisión inteligente.
En el año 2009 el diario 5æØ 8̶œœ 4² Øز +©³ ̶œ,
repor-²Ÿ ®³Ø Ø ¬ç̶ ªıÆØ Ô²ıª© ¬ ©µØıØ²Ø ŁØ $æı̶ 3³ ı̶
y algunos otros países habían penetrado las redes eléc-tricas de Estados Unidos de América y habían implan-tado software malicioso que podría usarse para afectar el funcionamiento del sistema. Desafortunadamente, las redes inteligentes podrían representar un sistema de fácil acceso para hackers que se encuentren navegando en el ciberespacio.
Si alguien lograra penetrar al sistema podría sabo-tearlo fácilmente, provocando apagones de dimensiones similares al ocurrido en Nueva York en el año 2003, que
ŁØłŸ ̶ ｵｰ ßıœœ©Ø ŁØ ¬Ø ©̶ ı Ø µıªı© ؜Ԫ² ıª© ½ ŁØ
comunicaciones. Una vez ingresando y manipulando la red inteligente se tendría la posibilidad de controlar mi-llones de dispositivos de protección o medidores de
ß̶Ø ̶ ıß³œ²ÀØ̶ 5̶ßÆıÔ Ø ¬©Ł ç̶ ̶ŒØª²̶ Øœ Æ̶œ̶ -ce de carga de un sistema local provocado por algún repentino incremento o decremento del factor de de-manda.
Conclusiones
Cuando se desee implementar una red de transmisión inteligente es importante permitir que todos los actores participen de manera activa y comprometida con el proyecto. Es necesario que se proporcione calidad en la
ØØ ºç̶ ̶ ç ª©ß© º̶ ̶²ı¾̶ œ̶ R̶ÆıœıŁ̶Ł ŁØ ³ ² ̶ ßı -sión y distribución. La red de transmi-sión inteligente debe ser capaz de soportar nuevos mercados energéti-cos gestionados desde diversos sistemas. La red deberá anticiparse a los disturbios, así como corregirlos de
ma-nera instantánea cuando éstos sean ocasionados por desastres naturales o contra algún ataque mal intencio-nado.
Es importante considerar también que un sistema de transmisión de gran escala que contenga una varia-ción espontanea de los parámetros de carga dará lugar a un aumento de la congestión. El aumento en la carga de los sistemas de transmisión existentes aumentará, lo
®³Ø ¬©Ł ç̶ ¬ ©µ©ª̶ Œ̶œ²̶ ŁØ R̶ÆıœıŁ̶Ł ŁØÆıŁ© ̶ ³
problema de cuello de botella o incluso a la ocurrencia de una falla en cascada en grandes sistemas eléctricos interconectados.
Una red de transmisión inteligente que carezca de
ßØŁıŁ̶ ŁØ غ³ ıŁ̶Ł ØRªıØ²Ø ¬³ØŁØ ¬ ©µ©ª̶ œ̶ ¬Ô -dida de recursos importantes. Por lo anterior, es nece-sario que el reemplazo y adaptación de las nuevas tecnologías se haga de manera paralela a la implemen-tación de la red.
Por lo tanto, es muy importante desarrollar modelos que permitan entender la interacción dinámica entre los nuevos elementos (sensores, controles, etcétera) y los sistemas eléctricos.
Agradecimientos -© ̶³²© Ø ̶º ̶ŁØªØ ̶ œ̶ %ı تªıŸ (ØØ ̶œ ŁØ " ³ -²© ŁØœ 1Ø ©̶œ "ª̶ŁÔßıª© 6/". ¬© Øœ ̶¬©½© تı -ÆıŁ© ̶ ² ̶µÔ ŁØœ ¬ ©½Øª²© 1"1**5 */ｱｱｵｱｰ ｲ Referencias %ı ت²© ̶²Ø (ØØ ̶œ Œ© 3Ø Ø̶ ªæ 4³ ²̶ı̶ÆœØ &Ø º½ 4½ ²Øß 5©¹̶ Ł 4ß̶ ² 1©¹Ø /ز¹© ø &6301&"/ 6/*0/ ｲｰｰｵ %ı ت²© ̶²Ø (ØØ ̶œ Œ© 3Ø Ø̶ ªæ 4³ ²̶ı̶ÆœØ &Ø º½ 4½ ²Øß &³ ©¬Ø̶ 4ß̶ ² ( ıŁ 5ت橜©º½ 1œ̶²Œ© ß &6301&"/ 6/*0/ ｲｰｰｶ %ı ت²© ̶²Ø (ØØ ̶œ Œ© 3Ø Ø̶ ªæ 4³ ²̶ı̶ÆœØ &Ø º½ 4½ ²Øß 5æı Ł 4²̶²³ ج© ² © &³ ©¬Ø̶ 5ت橜©º½ 1œ̶²Œ© ß &6 -301&"/ 6/*0/ .̶ ¾© ｲｰｰｷ &/&- *²̶œ½ *²Øº ̶²ıº -̶ ºØ 4æ̶ Ø ©Œ 'œ³ª²³̶²ıº 1©¹Ø 4©³ -ªØ ı ²© 1©¹Ø &œØª² ıª 4½ ²Øß *̶߬ª² © ²æØ %ص؜©¬ßز ©Œ %ı ² ıƳ²ı© /ز¹© ø "º© ²© ｲｰｰｸ '̶º¼ıº - 8Øı 2 )©ºÆı 4 )³ı 8 +ı̶æ³ı 8 :̶ 9 ;æ̶© 9 1Øı ; 4ß̶ ² 5 ̶ ßı ı© ( ıŁ 7ı ı© ̶Ł ' ̶ßع© ø *&&& 5 ̶ ̶ª²ı© © 4ß̶ ² ( ıŁ µ©œ³ßØ ｱ 1ßØ © ｲ ｲｰｱｰ 168-177. '̶µ Ø 1Ø ©Ł 1 $ ı²æœØ½ 3 $̶n & #̶¾̶ º̶ . /ع 1̶ ²ıªı -¬̶² ı 4ß̶ ² ( ıŁ ̶Ł " ©ªı̶²ØŁ $æ̶œœØºØ ı ²æØ 5 ̶ ı -²ı© 5©¹̶ Ł ²æØ ( ıŁ ©Œ ²æØ '³²³ Ø*&&& #³ªæ̶ Ø ² 1©¹Ø 5تæ, ｲｰｰｹ ｱ ｵ )Ø ÀŁØ¾ . *²ØœıºØªı̶ Ø œ̶ 3ØŁ &œÔª² ıª̶ Ø +© ̶Ł̶ ©Æ Ø 3ØŁØ &œÔª² ıª̶ *²ØœıºØ²Ø &œØª² ıRª̶ªıŸ ŁØœ 5 ̶ ¬© ²Ø Ø
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Semblanza de los autores
Enrique Velasco-Ramírez & غ Ø ̶Ł© ŁØ œ̶ '̶ª³œ²̶Ł ŁØ *ºØıØ ç̶ ŁØ œ̶ 6/". Ø donde obtuvo el grado de ingeniero eléctrico-electrónico en 2009. Participó en
Øœ 1 ©º ̶ß̶ ŁØ 5ت©œ©ºç̶ Ø $Ÿß¬³²© ½ Øœ -̶Æ© ̶²© ı© ŁØ "¬œıª̶ªı©Ø *̶
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$Ø ̶ <ºØœØ $̶ß̶ªæ© /̶ªıŸ Ø .Ô¼ıª© 0Ʋ³µ© Øœ º ̶Ł© ŁØ ıºØıØ © ½ ß̶Ø ² © Ø ıºØıØ ç̶ ¬© Øœ * ²ı²³²© 5ت©œŸºıª© ŁØ .© Øœı̶ .Ô¼ıª© Ø ｱｹｹｲ ½ ｲｰｰｰ Ø ¬Øª²ıµ̶ßØ²Ø & ｲｰｰｵ ©Æ²³µ© Øœ º ̶Ł© ŁØ Ł©ª²© ¬© œ̶ 6ıµØ ıŁ̶Ł ŁØ (œ̶ º©¹ & ª©ªı̶ 4Ø ³ıŸ ̶œ * ²ı²³²© ŁØ *ºØıØ ç̶ ŁØ œ̶ 6ıµØ ıŁ̶Ł /̶ªı© -̶œ "³²Ÿ©ß̶ ŁØ .Ô¼ıª© Ø ｲｰｰｵ ª©ß© ıµØ ²ıº̶Ł© 4³ ı²Ø Ø Ø ŁØ ıµØ ²ı -º̶ªıŸ ıªœ³½Ø Øœ ß©ŁØœ̶Ł© ½ ıß³œ̶ªıŸ ŁØ '"$54 ½ ª©² ©œ̶Ł© Ø ¬̶ ̶ œ̶ calidad de potencia. .̶³Øœ (̶ ªç̶ .̶ ²çؾ & غ Ø ̶Ł© ŁØ œ̶ '̶ª³œ²̶Ł ŁØ *ºØıØ ç̶ ŁØ œ̶ 6/". Ø
donde obtuvo el título de ingeniero mecánico electricista en 1976 y el grado de
ß̶Ø ² © Ø ıºØıØ ç̶ ؜Ԫ² ıª̶ Ø ｲｰｰｷ 5 ̶Æ̶łŸ Ø œ̶ ıŁ³ ² ı̶ ß̶³Œ̶ª²³ Ø ̶ ½ ¬© ²Ø ı© ßØ²Ø Œ³Ø ıµØ ²ıº̶Ł© Ø Øœ * ²ı²³²© ŁØ *µØ ²ıº̶ªı©Ø &œÔª² ıª̶ "ª²³̶œßØ²Ø Ø ¬ ©ŒØ © ŁØ ²ıØ߬© ª©ß¬œØ²© Ø Øœ * ²ı²³²© 5ت©œŸºıª© ŁØ 5©œ³ª̶ 4³ À Ø̶ ŁØ ıµØ ²ıº̶ªıŸ Ø ²À Øœ̶ªı©̶Ł̶ ª© Øœ Łı Øü© ̶Àœı ı
modelado y simulación de sistemas eléctricos de potencia.
Este artículo se cita: Citación Chicago
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Xgncueq/Tco tg|"G0."épigngu/Ecocejq"E0."Icte c/Octv pg|"O0"Tg/ fgu"fg"vtcpuokuk„p"kpvgnkigpvg0"Dgpghkekqu"{"tkguiqu0"Ingeniería In-vestigación y Tecnología."xqnwogp"ZKX"*p¿ogtq"3+."gpgtq/oct|q"
