Técnicas avanzadas de Protección de Redes Eléctricas Inteligentes

Resumen

Existen diferentes ideas sobre lo que es una Smart Grid o red inteligente y así, mientras que unos la definen como un sistema basado en redes locales cuasi autónomas, otros se plantean una red de este tipo como una entrega de electricidad desde la parte de generación hasta el consumidor usando la tecnología digital para ahorrar energía, reducir costos e incrementar la fiabilidad. Básicamente, el objetivo de Smart Grid es aumentar la eficiencia en los sistemas de generación, transmisión y distribución de las empresas eléctricas. Smart Grid es sinónimo de: innovación en sistemas eléctricos, generación distribuida (Distributed Generation, DG), aprovechamiento de recursos renovables, una solución a problemas ambientales, mayor acercamiento a diversas zonas geográficas y demográficas y mejoras en el control de carga. Con la presente tesis, se ha pretendido plasmar un estado del arte actual, en lo que al estudio de calidad de suministro se refiere. La propia elaboración del documento ha permitido un sondeo de los nichos de investigación que podrían ser interesantes respecto al tema. Esta tesis aborda la detección rápida de perturbaciones de señales eléctricas para integrar esta funcionalidad avanzada en inversores inteligentes, dentro del marco de la integración en la red, a gran escala, de fuentes de energía renovables. Se propone una técnica basada en estadística, actuando en el paradigma de detección de faltas y aislamiento (Fault Detection and Isolation, FDI), para la detección temprana en el sistema de potencia. Con ello se pretende mejorar la actuación sobre los sistemas de interconexión y la eficiencia energética de la red eléctrica. El nuevo método está basado en suma acumulativa (CUmulative SUM, CUSUM) y es aplicado a un amplio conjunto de eventos de calidad de suministro para analizar su rendimiento. Los resultados obtenidos indican que el algoritmo propuesto genera residuos robustos y estima con gran precisión las transiciones de los eventos analizados. La principal ventaja del método es que permite una detección de eventos más rápida que los métodos tradicionales, debido a que realiza un procesamiento de muestra a muestra. Además, el método propuesto no requiere demasiado esfuerzo computacional, lo que significa que es adecuado para la integración de un relé de protección multifuncional disponible en los nuevos inversores inteligentes. Se presenta también el diseño y desarrollo de una arquitectura flexible, robusta, modular y con la potencia de cálculo adecuada para la implementación de estos nuevos sistemas de protección y medida para la eficiencia energética. Finalmente, se presenta el rendimiento de un método de segmentación causal y anti-causal (CaC) para la localización automática de las partes no estacionarias de eventos de calidad de suministro. La localización exacta en el tiempo de eventos y la consecuencia de los mismos es importante para analizar de forma automática las perturbaciones en la Smart Grid del futuro. El método de segmentación desarrollado también se basa en el algoritmo CUSUM. La principal ventaja de la segmentación CaC es la elevada precisión en la localización de los segmentos de transición.