Technology Colombia , Colombia, Thursday, June 29 of 2023, 08:41

Diseñan un algoritmo clave para resolver uno de los desafíos de la transición energética

El objetivo es hallar de manera automática las fallas y aislar la corriente para su posterior reparación

UNAL/DICYT Pese a que paneles solares, pequeñas centrales hidroeléctricas o parques eólicos son formas de generación energética más sostenibles y con óptimos beneficios económicos, su implementación trae retos como la oportuna detección de fallas en la red y la atención de estas sin que implique un riesgo para los operarios y el sistema en general. Para hallar de manera automática las fallas y aislar la corriente para su posterior reparación se diseñó un algoritmo.

 

Por ser aún novedosa, la transición energética trae consigo importantes retos en lo que respecta a su regulación, equilibrio, distribución y mantenimiento. Uno de ellos es el ocasionado por la denominada “generación distribuida” que, mediante la instalación de paneles solares, por ejemplo, descentraliza la producción y distribución de energía en el país.

 

Óscar David Alzate Avellaneda, magíster en Ingeniería Eléctrica de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín, explica que “en Colombia la generación de energía eléctrica se ha centrado en las centrales hidroeléctricas y en combustión de carbón, petróleo o gas. Esta energía se transporta luego largas distancias por cables hasta que llega al punto de consumo final”.

 

Con la generación distribuida esto ha cambiado. “Las pequeñas fuentes de energía –como por ejemplo los paneles solares de particulares– también se unen al sistema interconectado local haciendo que cuando este falle pueda ser solventado con la energía que le ‘sobra’ a esas pequeñas fuentes, lo que ocasiona, entre otras cosas, que sea difícil detectar el daño, porque el servicio se mantiene. A estos eventos se les llama Zonas de No Detección”, agrega.

 

La generación distribuida también puede acarrear riesgos en el equilibrio y funcionamiento general del sistema, además de que puede representar un peligro para el operario que hace la reparación. “Esta persona aísla la corriente de la zona para hacer los ajustes, sin embargo, si no sabe que hay una fuente pequeña cercana que sigue proveyendo energía, puede ocurrir un accidente. Esa otra fuente también debe aislarse”, anota.

 

A partir de este contexto, el magíster Alzate desarrolló un algoritmo que aplicó al software Digsilent Power Factory para detectar los tramos que siguen funcionando bien aunque haya una falla y sea la generación distribuida la que la está manteniendo el servicio.

 

Destaca que “con el sistema creado logramos que cuando haya un daño en la red interconectada se envíe una señal, bien sea a partir de cambios en el voltaje o la frecuencia, para que los dispositivos de protección, que están justo en el punto de acople de una corriente de energía y otra, se activen y aíslen de inmediato la generación distribuida del sistema general de distribución”.

 

Aunque para montar el algoritmo se utilizó un software de uso restringido, este también se puede aplicar en uno de uso libre como Matlab.

 

En el desarrollo se utilizaron métodos tanto pasivos –que tienen que ver con el monitoreo de las variables en la red– como activos, que son los que inyectan las perturbaciones para que se activen los sistemas de protección.

 

Todo esto se programa mediante formulaciones matemáticas que luego se simulan, es decir, se recrean a escala, con el fin de comprobar que el algoritmo funciona. Así se comprobó que, en efecto, el software se activa cuando la frecuencia toca un umbral preestablecido, confirmando que no se darán falsas alarmas.

 

Para su funcionamiento, el programa informático estaría acoplado en el control, a la salida del inversor o pequeño generador (ejemplificado para este caso con paneles solares). “Este regula la potencia e inyecta una perturbación cuando detecta cambios en el sistema general. A partir de esa inyección se activa o desactiva un ‘interruptor’ en el punto de acople, de manera que permite o bloquea el paso de la corriente según la necesidad”, señala.

 

El investigador aclara que “aunque es lícito que el dueño de un inversor (o panel solar) decida venderle la energía que le ‘sobra’ al operador de la red (que en el caso de Medellín sería, por ejemplo, Empresas Públicas de Medellín), es riesgoso cuando esa transferencia se hace de forma descoordinada y sin premeditación”.

 

Cuando hay coordinación entre el operador de la red y el encargado de la generación distribuida a esto se le llama “isla intencional”, y cuando no, se le llama “isla’ no intencional”. Para este último caso es que se necesita un algoritmo que monitoree, de manera que se eviten contraflujos de energía y posibles daños adicionales en la red.

 

Como reto a futuro está la aplicación del modelo, ya no en una red de prueba sino en un circuito de distribución de energía en media tensión, más cercano a la realidad.