Jos Ignacio Escudero FombuenaJoaqun Luque Rodrguez

TELECONTROL DEREDES ELCTRICAS

UNIVERSIDAD DE SEVILLADEPARTAMENTO DE TECNOLOGA ELECTRNICA

Jos Ignacio Escudero FombuenaJoaqun Luque Rodrguez

TELECONTROL DEREDES ELCTRICAS

Universidad de SevillaDepartamento de Tecnologa Electrnica

Servicio de PublicacionesSevilla, 1994

! Facultad de Informtica y EstadsticaAvenida Reina Mercedes s/n

41012-Sevilla. SPAIN." 455 27 86

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 1

1.- INTRODUCCIN

Una red o un sistema elctrico se compone bsicamente de

dos elementos: por un lado tendremos plantas generadoras de

energa elctrica1 y por otro a los consumidores de esa energa.

La conexin entre esas dos partes se efecta mediante una red

de transmisin que, por razones tcnico-econmicas, se

configura en una estructura jerrquica con varios niveles de

tensin de transporte, reparto y distribucin (como puede verse

en Fig. 1). El paso de un nivel de tensin a otro se efecta en

centros denominados subestaciones transformadoras, dotados,

tanto de los propios transformadores, como de los sistemas

necesarios de proteccin y maniobra.

El transporte y distribucin de esa energa elctrica

desde los puntos de generacin hasta los de consumo, se basa en

un conjunto de tcnicas en constante evolucin desde los

comienzos de esta actividad hasta nuestros das. Las lneas o

caminos nicos han ido dejando paso a una situacin en la que

se garantiza al consumidor el suministro de energa a travs de

diversas rutas alternativas, multienlazadas entre s, hasta

constituir una urdimbre que es la red elctrica.

1 Nucleares, trmicas de carbn o fuel-oil, hidrulicas, elicas etc.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 2

Adems, la penetracin en las costumbre sociales del uso

de la electricidad2 hace recaer mayor responsabilidad sobre las

compaas suministradoras, que debern garantizar la

continuidad del servicio para el normal desenvolvimiento de

una sociedad moderna. Todo ello provoca una creciente

2 Si se observa la tendencia de consumo elctrico a lo largo de los aosse pueden observar incrementos importantes coincidiendo con lapopularizacin de algunos electrodomesticos. As ocurri con lageneralizacin del uso del frigorfico, posteriormente con la lavadora y hoyen da con la instalacin de aire acondicionado.

Fig. 1 : Estructura de la red elctrica.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 3 complejidad en la planificacin, gestin y explotacin de una

red elctrica, para lo cual se trata de encontrar tcnicas que

ayuden a la resolucin de dichas tareas, una de las cuales es

sin duda la automatizacin en el control de la red.

Pero la mejora en la calidad y seguridad del servicio no

es el nico argumento que nos lleva a dicha automatizacin. Por

ejemplo, el carcter geogrficamente disperso de la red, con

gran nmero de subestaciones y centrales, obliga a mantener en

cada uno de estos enclaves un equipo de tcnicos a turnos

ocupados en tareas de vigilancia y preparados para actuar en

caso de necesidad. Es fcil comprender que la automatizacin de

dichas funciones podra justificarse, en muchos casos, desde

una perspectiva exclusivamente econmica.

Por tanto la extensin y complejidad de operacin de las

redes de servicios, y en particular de las redes elctricas, ha

llevado a la generalizacin de los sistemas de control que

automatizan en cierta medida su explotacin, siendo stos

concebidos como elementos que mejoran la calidad del servicio

disminuyendo los costes.

Aparte de las consideraciones previas hay que tener en

cuenta tambin que la automatizacin de las redes ha sido algo

buscado desde sus comienzos. Ya en 1890 existen patentes para

control remoto y entre los aos 1920 y 1940 se desarrollan

varios sistemas comerciales en este rea. Sin embargo, es en la

dcada de los sesenta, con el advenimiento del minicomputador,

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 4 cuando los sistemas de control de redes sufren una evolucin

vertiginosa, apuntando ya las caractersticas de los actuales

centros de control.

En lneas

generales diremos que

un sistema de control

est formado por un

centro de control, o un

conjunto de centros de

control jerarquizados

[CHIH-90], y un

conjunto de unidades de

transmisin remotas

RTU3 conectadas al

centro de control. En

la Fig. 2 se puede ver una posible estructura de un sistema de

control. De esta manera es posible un trasvase de informacin

entre cada remota y el centro de control y viceversa. En este

documento veremos la estructura de las redes elctricas as

como sus componentes y el modo de funcionamiento de los mismos.

3 Del ingls: RTU = Remote Terminal Unit

Fig. 2 :Posible estructura de un sistema decontrol.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 5

2.-SISTEMAS DE CONTROL

La palabra control es un trmino genrico que en algunas

ocasiones puede llevar a confusin. Por ello es interesante

dejar claro, que para nosotros, este trmino implica no slo el

concepto de actuacin sino que, tambin, le aade la idea de

monitorizacin o presentacin de datos en el centro de control

del sistema, lo que implica la adquisicin de datos del campo

por las estaciones remotas.

En sus primeros aos las misiones encomendadas a los

sistemas de control eran bastantes simples as como los

componentes y las tcnicas empleadas. Haba muy poca eleccin

en los tipos de componentes disponibles: todos eran de tipo

electro- mecnico. Los sistemas de control empleaban

componentes de estado slido, sensores electrnicos y

convertidores analgico- digitales. Incluso las estaciones

remotas, dentro de una primera evolucin de los sistemas de

control, continuaban estructuradas como en sus comienzos ya que

las empresas implicadas en las mismas no buscaban una

alternativa a la prestacin de funciones de las mismas. Sin

embargo, en los aos ochenta se empiezan a aplicar nuevas

tcnicas de diseo de estaciones remotas de manera que nos

encontramos remotas que usan microprocesadores, lo que ha

aumentado considerablemente las prestaciones que ofrece una

remota, y ha abierto un vasto campo de posibilidades para el

futuro.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 6

Los sistemas de control, que comprenden instalaciones de

telemedidas, poseen cada vez ms una mayor cantidad de

aplicaciones distintas de las iniciales, sobre todo en el

sector elctrico. Aquello que en sus comienzos empez siendo un

sistema de supervisin, control y adquisicin de datos, sistema

SCADA4, se ha ido convirtiendo con el tiempo en sistema de

administracin de energa EMS5 [KIM -90], [WAHA-92]. Por ello

el sistema de control se convierte, hoy en da, en un sistema

de supervisin con un amplio abanico de aplicaciones de

control: generacin, transmisin y distribucin de energa

sobre reas geogrficas muy grandes, adquiriendo datos del

campo y suministrando informacin a los centros de control y

operacin. Todo esto le va a permitir llevar a cabo muchas

tareas de manera automatizada, algunas de las cuales son: el

despacho de energa, la resolucin de problemas producidos por

restricciones de carga o "cadas" de tensin, el clculo de las

previsiones de demanda de la red, etc.

Por todo lo que hemos visto ms arriba es por lo que las

normas ANSI C37.1 [ANSI-87] definen el sistema de

administracin de energa, denominado genricamente sistema de

supervisin, como el conjunto de elementos de control,

indicadores y equipos de telemedidas asociados a la estacin

principal6, as como todos los dispositivos complementarios que

4 Del ingls: SCADA = Supervisory Control And Data Acquisition.

5 Tambin del ingls: EMS = Energy Management System.

6 Centro de control.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 7 se encuentren tanto en las subestaciones como en las propias

remotas.

La estructura de un sistema de control puede estar

gobernada por un conjunto de centros de control jerarquizados o

en paralelo que comparten informacin o se trasvasa entre

ellos. Por ello en los siguientes apartados consideraremos los

componentes bsicos de un sistema de control (Fig. 3) que son :

centro de control, unidad de transmisin remota RTU y medio de

comunicacin entre ellos, desarrollando su estructura, sus

componentes y sus caractersticas de funcionamiento.

Fig. 3 : Configuracin tpica de un sistema de control.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 8

2.1.- CENTRO DE CONTROL

Los sistemas de control de redes elctricas tienen la

misin de ejercer el control sobre determinados dispositivos y

confirmar que este control se produce de forma adecuada. Al

conjunto de dispositivos, mdulos funcionales e interfaces con

los canales de comunicacin que permitan llevar a cabo

correctamente las funciones de supervisin se le da el nombre

de centro de control [ANSI-87].

En esta definicin el concepto "control" implica todo tipo

de control, asociando los equipos de telemedida al centro de

control as como cualquier dispositivo complementario que en la

remota exista. En sus comienzos los centros de control slo

llevaban a cabo las funciones SCADA, que veremos ms adelante.

Con el tiempo se le fueron aadiendo otras funciones diferentes

hasta conseguir lo que hemos llamado un sistema de gestin de

energa EMS. Para llevar a cabo todas estas tareas, el centro

de control en particular, y el sistema de control en general,

debe estar diseado bajo las premisas de fiabilidad,

estabilidad y seguridad, economa.

La consecucin de estas tres premisas fue un gran paso

hacia adelante en la ampliacin de las posibilidades de uso de

los centros de control. De las tres la ms significativa es la

de seguridad y por ello vamos a ver ms en profundidad lo que

esto implica. Las condiciones de operacin de un sistema se

puede dividir en tres categoras o estados diferentes: estado

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 9 normal, estado de emergencia y estado de restauracin [DYLI-

77].

El primero de ellos, el estado normal, ocurre cuando los

lmites de operacin y carga son satisfechos por el sistema. Es

razonable y deseable suponer que ste sea el estado en el que

generalmente se encuentre el sistema cuando se encuentra en un

estado de cuasi-equilibrio.

Un sistema est en estado de emergencia cuando los lmites

de operacin no se satisfacen completamente. Existen dos tipos

de emergencias: a) Cuando se violan nicamente los lmites de

operacin en el estado de cuasi-equilibrio, por ejemplo, cuando

los lmites de carga de un equipo se sobrepasan o la tensin en

una lnea es inferior a lo previsto. b) Cuando se violan los

lmites de operacin en estabilidad y como resultado de ello

peligra la estabilidad del sistema. El primero de ellos recibe

el nombre de "emergencia de estado de equilibrio" mientras que

el segundo se conoce como "emergencia dinmica".

El estado de restauracin ocurre cuando en el sistema no

se satisfacen los lmites de carga y como consecuencia de ello

el sistema completo o una parte de l se "cae". En caso de que

sea una parte del sistema la que se "caiga" el resto puede

encontrarse en estado de emergencia. Naturalmente en estos

casos la actuacin del centro de control debe ser inmediata ya

que se pueden suceder en cascada las "cadas" de otras partes

del sistema deteriorndolo an ms.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 10

Al dividir el estado de operacin de un sistema de

potencia en tres estados posibles, estamos subdividiendo a su

vez el problema general de funcionamiento en tres subproblemas,

de los cuales el ms significativo, desde el punto de vista del

diseo y utilizacin del centro de control, ser el relativo al

funcionamiento y operacin del sistema cuando ste se encuentre

en el estado normal, estado en el que debe de encontrarse la

mayor parte del tiempo. Por tanto la misin del centro de

control consistir en mantener al sistema en el estado normal

de operacin, previniendo o minimizando el paso a otro estado

diferente no deseado. Para realizar una estrategia efectiva que

nos permita llevar a cabo este objetivo vamos a desarrollar ms

detenidamente el concepto de seguridad del sistema.

La seguridad de un sistema se puede considerar como la

capacidad que tiene ese sistema de enfrentarse a una

perturbacin del mismo sin pasar a un estado de emergencia. Si

eso ocurre diremos que el sistema es seguro. Para ello el

propio sistema posee un conjunto de posibles contingencias

clasificadas en seguras e inseguras, de manera que el sistema

de control, para conseguir su propsito de prevenir o minimizar

el paso del estado normal a cualquier otro estado de

emergencia, debera ser capaz de saber si se encuentra o no en

el estado normal. Si ste es el caso determinar si la

contingencia que se presenta es segura o insegura y si es

insegura ser capaz de determinar qu acciones son necesarias

realizar para volver a un estado normal seguro.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 11

Todo esto ha llevado a integrar el control de la

generacin y el control de la transmisin, antes dispersas, en

un nico sistema. Para sistemas de control geogrficamente poco

dispersos esta integracin se lleva a cabo con un nico centro

de control. Para sistemas ms grandes es necesario llevar a

cabo esta integracin mediante el uso de varios niveles de

centros de control en una jerarqua de ordenadores.

2.1.1.- FUNCIONES DE UN CENTRO DE CONTROL

Teniendo en cuenta las ideas anteriores, tendremos que

llegar al uso de dispositivos y tcnicas avanzadas ya que la

integracin en un mismo centro de las posibilidades de un SCADA

con muchas de las nuevas tareas, implica la recoleccin, manejo

y procesado, en pocos segundos, de un gran volumen de datos del

sistema en tiempo real [FERR-90]. Estas nuevas posibilidades

traen consigo el uso de tcnicas de filtrado y de estimacin de

estados, as como la integracin en un nico proceso de las

funciones automticas y manuales, tendremos que llegar al uso

de dispositivos y tcnicas avanzadas.

En la Tab. 1 mostramos un resumen de las funciones, en

tiempo real, que pueden aparecer implementadas en los centros

de control. Es difcil encontrar un centro de control que posea

todas estas funciones ya que los problemas de operacin son

muy diferentes de unas redes elctricas a otras, puesto que

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 12 dependen de los recursos, la estructura y la filosofa de

operacin de cada compaa elctrica.

En la Tab. 2 vemos otras caractersticas que pueden

presentar estos centros de control y que se refieren a

dispositivos y aparatos con que pueden contar estos centros

para desarrollar las tareas encomendadas. La mayora de los

centros de control implementan algunas de estas posibilidades y

con el tiempo se le van aadiendo otras distintas que mejoran

los servicios que ofrece un centro de control. Por ltimo

tambin apuntaremos que siempre hay diferencia entre el

proyecto, sobre el papel, y su implementacin en tiempo-real

del centro de control. En los prximos apartados veremos con

mucho ms detalle algunas de las funciones que realiza o puede

realizar un centro de control.

Tab. 1 : Funciones de un centro de control.

1.- SCADA 2.- Control automtico de la generacin (AGC) 3.- Despacho econmico 4.- Control automtico de la tensin 5.- Control de energa reactiva 6.- Estimacin de estado 7.- Flujo de carga 8.- Anlisis de seguridad 9.- Anlisis automtico de incidencias10.- Control de emergencias11.- Reposicin automtica de servicio

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 13

2.1.1.1.- SCADA

Segn Luque y otros [LUQU-88] las funciones bsicas de un

sistema SCADA son cuatro: adquisicin y proceso de datos de la

red, dilogo hombre-mquina, archivo histrico de informes, y

gestin de la base de datos asociada a la red.

a) La adquisicin de datos de la red se suele realizar

mediante un mecanismo de pregunta-respuesta, es decir, que es

el centro de control quien solicita de cada RTU los datos que

necesita. Mediante priorizaciones adecuadas se logra que la

informacin sea recogida con el retraso y la periodicidad

elegida.

El proceso de una entrada analgica incluye la conversin

a valores de ingeniera, el escalado, la contrastacin de

rebase de lmites de alarma, el archivo histrico, la

actualizacin de la base de datos y, eventualmente, el disparo

de los mecanismos de alarma, con registro de la incidencia y

aviso visual y acstico al operador. Por el contrario, en una

Tab. 2 : Caractersticas avanzadas de un centro de control.

1.- Estructura jerrquica, consistente en varios niveles delsubsistema de ordenador2.- Procesador o multiprocesador doble con perifricos redundantes3.- Equipos de telemedidas y adquisicin de datos de alta velocidaddigitales4.- Amplios sistemas de instrumentacin de magnitudes elctricas5.- Monitores en color con grficos interactivos6.- Cuadro sinptico de pared, dinmico

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 14 entrada digital, se comprueba si supone un cambio con respecto

al valor anterior y, en caso afirmativo, se procesa como una

alarma siguiendo un esquema similar al expuesto anteriormente.

Algunos datos se pueden definir "manualmente" si el operador

conoce su valor correcto por otro camino y el valor presente es

errneo debido a una avera conocida.

b) El dilogo hombre-mquina (MMI7) persigue una relacin

cmoda y fiable entre el operador y el sistema que ste

controla. Para ello el sistema SCADA posee la funcin de

monitorizacin del sistema la cual identifica y presenta las

condiciones de operacin que en este instante posee el sistema

de potencia, por ello se trata de una funcin en tiempo real.

El diseo de interfaces amigables es siempre interesante, sobre

todo si se trata de operar sistemas con funcionamiento continuo

que implican la toma de decisiones comprometidas, muy a menudo,

en situaciones de estrs psicolgico.

El dilogo hombre-mquina ha evolucionado desde los

primeros SCADA basados en relaciones alfanumricas de eventos,

hasta los actuales centros con sistemas grficos de manejo de

la informacin. Para mostrar el estado actual en que se

encuentra el sistema esta funcin utiliza los CRT8 con un gran

nmero de formatos de pantallas. En algunas ocasiones y si el

centro de control es importante, se utiliza un "mmico", el

7 Del ingls : MMI = Man-Machine Interface

8 Del ingls: CRT = Cathode Ray Tube

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 15 cual muestra sobre un esquema general de la red, que ocupa toda

una pared del centro de control, la topologa actual del

sistema.

Un MMI tpico posee estas dos funciones: aquellas basadas

en grficos9, sobre los que se representa la informacin y se

espera la interaccin del operador; y por otra parte aquellos

de tipo alfanumrico, que contienen listas de estados y

medidas, alarmas, histricos, etc. Todo ello realzado por un

cdigo de colores que facilite la comprensin al operador. En

cuanto a las peticiones del operador tambin han evolucionado

desde el dilogo mediante cdigos introducidos desde el

teclado, hasta el uso de teclados funcionales, marcacin

directa en pantalla, dilogos asistidos por el sistema y

algunos otros tipos de interfaces avanzados.

c) En muchas ocasiones se plantea la necesidad de contar

con un archivo histrico de la evolucin del sistema del que

sea posible obtener los informes pertinentes. Debido al volumen

de informacin que supondra, no se archiva toda la informacin

obtenida de la red, sino aquella que resulte ms significativa,

como: cambios de estado, rebase de lmites, alarmas, valores

medios, mnimos y mximos, as como una "fotografa" de la red

con periodicidad media10, etc. De toda esta informacin se

podran solicitar los partes deseados de acuerdo con las

9 Principalmente diagramas unifilares de la red.

10 Generalmente del orden de los 10 minutos.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 16 opciones y formatos previstos.

d) Por ltimo la base de datos que se obtiene a partir de

una red elctrica contiene un elevado nmero de elementos. Por

tanto la introduccin y el mantenimiento de los datos

necesarios en un sistema de esas caractersticas hace el manejo

de esa base de datos algo complejo y nada trivial, sobre todo

si se requiere respuestas en tiempo real.

La relacin entre la base de datos y los ficheros de

representacin de datos es crucial. La forma en que esos datos,

que se van a mostrar en los CRT, han sido obtenidos,

calculados, dispuestos y mostrados son la base del

funcionamiento correcto de un sistema SCADA en tiempo real

[AMEL-91].

2.1.1.2.- CONTROL AUTOMTICO DE LA GENERACIN

La funcin que debe llevar a cabo el control automtico de

la generacin AGC11 es determinar qu cantidad de energa hay

que generar para cubrir satisfactoriamente la demanda actual de

carga, repartiendo esta generacin entre las distintas unidades

de produccin, coordinando los requisitos de regulacin con los

puntos bsicos de operacin de cada unidad [JALE-92]. Este

ltimo requisito implica importantes conexiones del AGC con

otras funciones propias del centro de control en las cuales se

11 Del ingls : AGC = Automatic Generation Control.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 17 calculan esos puntos bsicos de operacin de las unidades.

Tradicionalmente esos puntos bsicos los calcula la funcin de

despacho econmico, aunque en algunas ocasiones otras

funciones, como el anlisis de seguridad o el control de

emergencias, pueden establecer esos puntos bsicos de

operacin.

Al control automtico de generacin se le asigna [IEEE-70]

la responsabilidad de ajustar la produccin de los generadores

con los objetivos generales del sistema de: a) mantener la

frecuencia en un valor prefijado y b) mantener, en cada

instante, un intercambio neto de potencia, con las compaas

elctricas vecinas, que se encuentre dentro de los contratos

establecidos. Por tanto el AGC es un compendio de equipos y

programas de ordenador que implementan ciclos cerrados con

realimentacin que controlan tanto la frecuencia como los

intercambios.

El objetivo del AGC se

puede ver en la Fig. 4, en

ella representamos al

subsistema S, que es un

miembro ms de un sistema

formado por varios

subsistemas interconectados

entre s, que est obligado

a mantener intercambios deFig. 4 : AGC del rea de control S.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 18 potencia con los subsistemas vecinos. Estos intercambios han

sido representados por PA, PB y PC respectivamente. Como las

lneas de intercambio entre distintos subsistemas pueden ser

muy diversas la misin del AGC del subsistema S consiste en

ajustar su propia produccin de energa de manera que mantenga

constante el flujo de intercambio de potencia con sus vecinos a

la vez que mantiene tambin constante el valor prefijado de la

frecuencia. Naturalmente cada subsistema interconectado posee

requisitos similares de control de la generacin de potencia. A

los subsistemas encerrados por una lnea o frontera de

intercambio se les da el nombre de rea de control.

Si estas reas de control no dispusieran del AGC cualquier

cambio en la carga o cualquier otra perturbacin implicara, en

los casos de aumento de la demanda de potencia, una mayor

solicitud de sta a las reas de control vecinas produciendo un

desajuste en las lneas de intercambio. Por tanto el AGC

mantiene el rea de control dentro de unos mrgenes de

funcionamiento adecuados y por aadidura contribuye a que el

sistema total se mantenga a su vez dentro de los lmites de

funcionamiento requeridos.

Para conseguir esto el sistema AGC calcula una variable

denominada error de control de rea ACE12, para cada rea de

control, mediante la expresin [DEME-77]:

12 Del ingls : ACE = Area Control Error.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 19 ACE = Error neto de intercambio + Bf * Error en la frecuencia

donde Bf es un parmetro caracterstico de la frecuencia. Cuando

el sistema est trabajando correctamente, con las inevitables y

continuas variaciones en el intercambio neto y en la

frecuencia, el valor de la variable ACE debe estar siempre lo

ms cercano posible a cero. Para el ejemplo de la Fig. 4 la

expresin a calcular sera:

ACE = (PAd + PBd + PCd) - (PA + PB + PC) + Bf * f

donde los Pid son los valores de intercambio establecidos y los

Pi son los valores reales como ya vimos antes.

La estructura bsica de un sistema AGC estara formada,

como se puede ver en la Fig. 5, por dos bucles, uno interno con

controladores L(s), los cuales gobernaran los generadores de

potencia manteniendo dentro de los valores prefijados el valor

de la frecuencia y otro externo, con controladores K(s), los

cuales gobernaran los canales de intercambio de potencia de

Fig. 5 : Estructura en dos bucles del AGC.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 20 manera que vare la produccin de potencia necesaria para

conseguir el equilibrio requerido.

2.1.1.3.- DESPACHO ECONMICO

El sistema AGC garantiza que la demanda de potencia

elctrica sea satisfecha pero no tiene en cuenta posibles

implicaciones econmicas. Por tanto cuando es posible afrontar

un incremento de la demanda por diferentes mecanismos, se

plantea la cuestin de hacerlo con el menor coste marginal

posible: esto es lo que realiza el despacho econmico.

El objetivo general del despacho econmico se puede

establecer bsicamente en cmo repartir la produccin de

potencia, entre los distintos suministradores disponibles, de

tal manera que minimice el coste de produccin, mantenindose

siempre dentro de los lmites de seguridad del sistema. Este

proceso de planificacin debe asegurar la suficiente energa y

capacidad para satisfacer las necesidades del sistema, operando

bajo los lmites requeridos de fiabilidad, seguridad y

estabilidad. Las fuentes de potencia disponibles para esta

programacin pueden ser diferentes como las hidroelctricas,

trmicas y nucleares, as como las lneas de intercambio con

otras reas de control, que tambin actan como fuentes de

potencia.

Dado que la energa elctrica es difcilmente almacenable,

por lo que es necesario en cada momento producir la energa que

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 21 se necesita consumir, existe otra tarea importante del

despacho econmico que consiste en prever, con cierto tiempo de

antelacin, los posibles aumentos de la demanda elctrica

[MASI-85], de manera que ya tenga dispuesto qu plantas

generadoras lo van a proporcionar, cundo, y cul es la

posibilidad ms econmica. Estas previsiones se realizan a

partir del consumo normal, propiciado por la economa y el

clima del lugar, al que se le da el nombre de carga base y

teniendo en cuenta predicciones a largo y corto plazo.

La predicciones a largo plazo abarcan periodos de tiempo

de uno a varios aos y nos van a dar la carga base prevista

para los prximos aos. Se basa en estudios de crecimiento

econmico13 y de poblacin, tasa de construccin de casas y

venta de electrodomsticos, extrapolacin de curvas de consumo

de aos anteriores, etc.

Las predicciones a corto plazo cubren intervalos de tiempo

menores, del orden de un da o menos, a semanas, y nos van a

dar las variaciones que se van a producir en el consumo de

potencia sobre la carga base. Su clculo se basa en factores

como la existencia de eventos especiales, como pueden ser

ferias, actividades deportivas, etc.; parte meteorolgico, en

donde temperaturas muy bajas implican mayor uso de calefaccin

y temperaturas muy altas implican uso de la refrigeracin14 y la

13 Variaciones en el PIB.

14 Se suele hacer una correccin del 2% por cada 5C de variacin conrespecto a la temperatura normal del mes.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 22 experiencia del propio operador del sistema que puede apreciar

otros factores difcilmente medibles como falta de iluminacin

natural por nubes, niebla, etc.

Atendiendo a todo esto el problema general del despacho

econmico se ha descompuesto en distintos subproblemas, cada

uno de ellos relacionado con un tipo de intervalo temporal. De

esta manera tenemos las

siguientes subdivisiones

[PODM-77]:

a) Programacin de

recursos semanal, pudiendo

llegar en algunos casos

a una programacin a uno o

varios aos.

b) Programacin de

recursos cada hora,

pudiendo alcanzar esta

programacin hasta el da

siguiente o los prximos

das.

c) Programacin de

recursos minuto a minuto.

Los subproblemas que

implican intervalos de tiempo ms grandes son resueltos

primero, ya que la informacin y las decisiones que se obtienen

de ellos se utilizan como datos en los subproblemas de

PROGRAMACIONCADA SEMANA

PROGRAMACIONCADA HORA

PROGRAMACIONCADA MINUTO

CADA SEGUNDO

Unidades fuera de servicio

Consumo semanal de energa hidroelctrica

Lista de unidades en servicio

Programa de intercambio de energa

Base econmicaFactores de participacin

Niveles de produccin deseados

AGC

Fig. 6 : Esquema general del despachoeconmico al que le hemos aadido el AGC.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 23 intervalos de tiempos ms cortos. En la Fig. 6 hemos

representado la interaccin existente entre los distintos

subproblemas, al que le hemos aadido, en el ltimo paso, el

AGC que representara una actuacin sobre el sistema del orden

del segundo.

Fig. 6 : Esquema general del despacho econmico al que le hemos aadido elAGC.

La planificacin semanal no resulta ser tan interesante

para un centro de control de energa como lo puedan ser la

programacin cada hora o minuto a minuto donde surgen

variaciones continuamente. Por tanto la funcin de despacho

econmico se refiere principalmente a estas dos ltimas. Los

programas del despacho econmico que generalmente se utilizan

hoy en da usan algoritmos basados en la resolucin de las

ecuaciones de coordinacin, donde las operaciones del mismo

nombre requieren que la produccin de energa sea distribuida

de tal manera que el coste de cada una de las unidades

implicadas sea el mnimo. Generalmente se sigue un proceso

iterativo en el que se va ajustando el valor de una constante,

resolviendo en cada caso las ecuaciones de coordinacin hasta

que la suma de la energa producida es igual a la carga del

sistema ms las prdidas de transporte.

El clculo de los factores de penalizacin, que aparecen

en estas ecuaciones, en las prdidas por transmisin se suelen

realizar a intervalos de diez minutos, lo cual resulta adecuado

ya que en ese intervalo de tiempo ocurren pocos cambios si nos

encontramos bajo las condiciones normales de funcionamiento.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 24 Naturalmente los factores de penalizacin se pueden calcular

tambin por un cambio importante en la carga del sistema o en

la salida de algn transformador.

Los factores principales que intervienen en el programa

del despacho econmico son los siguientes :

- Coste marginal de uno de los generadores

- Precio del combustible

- Gestin del combustible

- Costes de mantenimiento

- Prdidas por transmisin en la red

Sin embargo en la prctica, como siempre ocurre, son

varias las razones que restringen el funcionamiento al cien por

cien de este programa de despacho econmico. En primer lugar la

capacidad de regulacin de una compaa elctrica depende del

tipo de centrales con las que opere: capacidad de regulacin

casi nula en las nucleares; media-baja en las trmicas,

dependiendo del tipo de combustible; y alta en la hidrulicas.

Por otro lado, razones polticas y econmicas de otro tipo15

pueden superponerse a las simplemente tcnicas a la hora de

seleccionar los generadores a usar. Y por ltimo, la cada vez

mayor coordinacin entre las empresas, hace de la regulacin un

problema global que necesita de un gestor de la red total,

papel desempeado en Espaa por Red Elctrica S.A.,

15 Por ejemplo, consumo de carbn nacional para impedir el hundimientodel sector, etc.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 25 disminuyendo la capacidad particular de repartir la generacin

de electricidad.

2.1.1.4.- ESTIMADOR DE ESTADO

El error contenido en una medida individual es

desconocido, por ello nunca podremos obtener el verdadero valor

de una cantidad que nos interese. Para poder discriminar entre

medidas correctas e incorrectas, as como mejorar la exactitud

en los valores de las magnitudes medidas, se hace necesario la

existencia de una cierta redundancia en las medidas, es decir,

tomar ms de una medida de la cantidad que nos interesa.

Para entender mejor este razonamiento vamos a considerar

un ejemplo lejos de lo que es una red elctrica: supongamos que

tenemos inters en medir la temperatura de un determinado

proceso. Naturalmente que un buen termmetro sera lo adecuado,

sin embargo, si esa temperatura se convierte en un parmetro

crtico, ese nico termmetro quizs no sera suficiente para

estar seguro de su comportamiento. Por tanto un segundo

termmetro aadido mejorara los resultados que se obtengan,

aunque en el caso de que sus valores difieran en ms de una

cierta cantidad, nos indicara que el sistema no funciona

correctamente pero seguiramos sin saber cul de las dos

medidas es la correcta. Un tercer termmetro sera la solucin

aunque en algunas ocasiones se recurre a otro parmetro

distinto, por ejemplo medir la presin, y a partir de un modelo

matemtico que relacione presin y temperatura obtener el valor

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 26 deseado. En este ejemplo hemos necesitado una redundancia de

tres a uno, como mnimo, para obtener un valor fiable.

En los sistemas de potencia no es la temperatura la

magnitud que ms nos interesa medir, en general se tratar de

tensiones y ngulos de fase. Por ello se puede formular un

modelo matemtico que reproduzca el comportamiento de la red

elctrica, que junto con

tcnicas de estimacin de

estados nos va a permitir

obtener los datos deseados

sin necesidad de duplicar

mediciones excesivamente.

En la Fig. 7 hemos

representado la lgica de

funcionamiento del estimador

de estado. Como se ve

comienza determinando qu

parte de la red va a estudiar

o es observable actualmente,

para ello utiliza el modelo

de la red as como la estructura actual de la red, que la

obtiene a partir de los estados de cada interruptor del sistema

mediante el llamado anlisis topolgico. En el siguiente paso

el estimador de estado con las medidas recibidas, despus de un

prefiltrado donde se prescinde de los valores claramente

ESTIMADOR

OBSERVABILIDAD

DETECCION

ERRORES

IDENTIFICACIONMODIFICACION

PREFILTRADO

ANALISISTOPOLOGICO

COMIENZOPARAMETROSESTRUCTURA

MODELO

SI

NO

FIN

E ?

ESTADOS

MEDIDAS

Fig. 7 : Lgica de funcionamiento delestimador de estado.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 27 errneos, va puliendo los valores obtenidos con los estimados y

viceversa de manera que es capaz de detectar errores y

subsanarlos. Una vez resuelto todo el proceso, si no encuentra

ms errores, da por finalizada su tarea.

Por tanto el estimador de estado se puede entender [DYLI-

77] como un procedimiento matemtico para calcular, a partir de

un conjunto de medidas de la red, la "mejor" estimacin posible

de las magnitudes de tensiones y ngulos de fase de la red. Se

supone que el conjunto de medidas utilizadas para este fin

poseen el grado de diversidad y redundancia necesarios para

permitir la correlacin estadstica y correccin de las

medidas, detectando datos errneos y obteniendo los valores de

cantidades no enviadas como dato. En cada proceso cada medida

tomada contribuye a la estimacin de ms de una magnitud y cada

magnitud se estima a partir de ms de una medida [DOPA-77].

Las principales misiones encomendadas al estimador de

estado sern las siguientes:

- Determinacin del estado de la red conociendo sus

variables elctricas en cualquier punto, ello nos

permitir calcular datos no enviados o perdidos en

la transmisin e identificar errores.

- Mejorar la precisin de las medidas mediante la

contrastacin de un dato por varias vas.

- Proporcionar datos de entrada a la funcin de

monitorizacin.

- Proporcionar los datos del bus de carga para llevar

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 28

a cabo otras funciones como, por ejemplo,son:

anlisis de seguridad, flujo de carga, etc.

Se puede suponer que el estimador de estado nos va a

proporcionar una "fotografa" de la red, indicndonos el estado

actual que sta presenta. Sin embargo esta idea es falsa ya que

en el tiempo durante el cual se han realizado las medidas han

podido ocurrir fenmenos que desvirten esa imagen que nos da

de la situacin actual de la red. Cuando el sistema se

encuentra en el estado normal de funcionamiento, que debe ser

en la mayora de los casos, el estimador de estado nos dar,

con mucha aproximacin, el estado real del sistema. Sin

embargo, cuando nos encontramos en el estado de emergencia ese

desfase temporal entre dos medidas que suponemos simultneas

puede llevarnos a trabajar con errores.

2.1.1.5.- ANLISIS DE SEGURIDAD

El concepto de seguridad en un sistema de generacin y

distribucin de energa elctrica ya lo vimos cuando hicimos la

introduccin al concepto de centro de control. Sin embargo,

podemos decir, en lneas muy generales, que todos entendemos

que una red elctrica es segura cuando la probabilidad de que

se presente un apagn generalizado es baja. El fallo de

cualquier elemento simple de la red puede provocar la

interrupcin del suministro en una amplia zona geogrfica. El

coste de esa situacin tiene dos vertientes: por un lado el

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 29 consumidor resulta afectado con la incomodidad o paralizacin

de su actividad y por otro lado, el no consumo de energa, con

la prdida de facturacin correspondiente, lleva a una

disminucin de los ingresos de la compaa suministradora, pero

no as de sus gastos, que slo se ven reducidos en muy pequea

medida.

Por ello es evidente que conseguir la seguridad del

sistema debe ser unas de las funciones ms importantes que debe

realizar un centro de control, ya que implica el conservar al

sistema de potencia dentro de los lmites establecidos sin

perder ninguna de sus caractersticas requeridas. El sistema

debe operar de tal manera que se obtenga el mximo rendimiento

econmico con la mxima seguridad, dentro de los lmites del

sistema. Desgraciadamente la optimizacin de la seguridad y de

la economa de operacin son objetivos contrapuestos que deben

ser cuidadosamente equilibrados.

Para conseguir este objetivo se debe trabajar en tres

frentes [DOPA-77]:

- Monitorizacin del sistema.

- Anlisis de contingencias.

- Estrategias de correccin.

Con la primera de ellas, que ya hemos visto en la funcin

SCADA, pretendemos conocer mejor las condiciones actuales en

que se desenvuelve el sistema. Se trata de un anlisis esttico

ya que nos limitamos a comparar los datos obtenidos con unos

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 30 lmites de referencia y presentarlos al operador. La segunda

determina los posibles efectos producidos por cortes en los

servicios del sistema. Por ltimo, la tercera, proporciona al

operador del sistema en tiempo real la pauta a seguir para

eliminar condiciones indeseables del sistema.

El anlisis de contingencias consiste en la simulacin de

fallos y/o cortes en las unidades de produccin de energa as

como en los medios de transporte de sta, con la finalidad de

estudiar su efecto sobre las tensiones, los flujos de potencia

y la estabilidad del sistema en su conjunto.

Este tipo de anlisis de contingencias tiene una doble

vertiente en cuanto a su utilidad, ya que se puede utilizar

tanto en tiempo real, con los datos que en ese momento se estn

produciendo, como con datos hipotticos y que por tanto slo

sirve para prever futuras situaciones. Existen diferencias

fundamentales cuando se lleva a cabo este estudio en ambas

situaciones:

- Condiciones actuales del sistema: en tiempo real el

estado actual del sistema debe ser conocido para saber a qu

estado resultante se ir el sistema cuando se produzca el corte

de alguna de los servicios del sistema. Tambin hay que tener

en cuenta que la seleccin de posibles contingencias a estudiar

depender mucho de las condiciones actuales de funcionamiento

del sistema mientras que si utilizamos el anlisis de

contingencias con datos hipotticos no estamos limitados por

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 31 nada en cuanto a nuestras suposiciones.

- Seleccin de contingencias: en el estudio hipottico las

posibles contingencias se simulan de acuerdo con un criterio de

orden de contingencias, mientras que en tiempo real estas

contingencias dependen de las condiciones actuales lo cual

indica que puede incluir contingencias de rdenes diferentes.

Tambin ocurre que en los estudios no reales se tiende ms a

suponer cortes en la produccin o transmisin mientras que en

tiempo real el estado actual de los interruptores puede

resultar de ms inters para evitar "cadas" de partes del

sistema en cascada.

En el anlisis de contingencias existen partes del propio

sistema que resultan inaccesibles al SCADA o incluso otros

sistemas distintos, interconectados con el sistema que estamos

estudiando, que son los llamados sistemas externos. Las

condiciones de operacin de estos sistemas influyen y afectan

al anlisis de contingencias que del sistema estamos

realizando. Por ello existen diversas tcnicas16 para

"sustituir" al sistema externo y poder incluirlo en el anlisis

de contingencias o en otros mdulos de clculo.

Conocido el equivalente externo del sistema se puede

llevar a cabo el anlisis de contingencias resolviendo las

ecuaciones de la red con las contingencias simuladas

16 Reduccin convencional del sistema externo, Identificacin de la red,Equivalente estocstico, etc.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 32 correspondientes. Sin embargo si queremos tener en cuenta las

incertidumbres en los datos facilitados puede ser til llevar a

cabo un procesado posterior de la informacin obtenida para

conseguir resultados estadsticos de los mismos en donde, entre

otras cosas, conozcamos su varianza.

Las estrategias de correccin proporcionan al operador

actuaciones posibles en el caso de que el sistema haya superado

alguno de los lmites establecidos. Esto ha podido ocurrir como

consecuencia de la presencia de contingencias que ha llevado al

sistema fuera del estado normal de funcionamiento. Los

principales medios de que dispone el operador para llevar a

cabo las acciones de correccin son: la programacin de la

generacin de potencia, cambio en generadores de reactiva,

reguladores en carga de transformadores, programacin de

tensin e intercambio de potencia con las redes

interconectadas, etc. Se han propuesto diversos mtodos para

obtener estas estrategias de correccin. La mayora de ellos se

basan en optimizar alguna funcin del sistema como puede ser el

coste de produccin, las prdidas en transporte, etc. sujeto

siempre el sistema a las limitaciones fsicas de los servicios

que ste presta y al cumplimiento de las leyes de la red.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 33

En la Fig. 8 vemos los distintos estados en que se puede

encontrar el sistema junto con las distintas conexiones que hay

entre ellos. Se puede observar cmo, incluso en el estado de

emergencia, la situacin puede ser reversible, no as cuando

aparecen prdidas de carga importantes en cuyo caso se llega a

la "cada" de grandes partes del sistema, lo que nos lleva a un

estado extremo o de colapso, del cual slo se puede salir a

travs de la restauracin del sistema.

2.1.1.6.- OTRAS FUNCIONES

Fig. 8 : Posibles estados del sistema.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 34

Hasta aqu hemos visto las principales funciones que

pueden presentar los centros de control. En la Fig. 9

representamos en un cuadro esquemtico estas funciones

indicando la relacin que existe entre ellas. En este esquema

se han sealado las relaciones ms evidentes ya que la

informacin que produce cualquier funcin est a disposicin de

las dems funciones si stas la necesitan.

Sin embargo hay otras funciones, de las que no hemos

hablado todava y que veremos, no de forma exhaustiva, ms

brevemente en este ltimo apartado dedicado a las funciones de

un centro de control. Para ello vamos a desarrollar un panorama

general de las tareas que desempean los centros de control.

En lneas generales diremos, como ya sabemos, que un

centro de control dirige todos los aspectos que ataen a un

sistema de potencia. Las variables que maneja son de dos tipos:

variables dependientes, como pueden ser la tensin, fase,

potencia reactiva producida, flujos de potencia, etc. y

variables independientes, como son el consumo de potencia y de

carga, potencias generadas, tomas de transformadores, tensiones

de consigna, etc. Algunas de estas ltimas variables son

definibles por el operador del sistema por lo que se les da el

nombre de variables de control.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 35

Entre estos dos tipos de variables existen determinadas

relaciones que implican restricciones al funcionamiento del

sistema. Existen restricciones de igualdad, que son ecuaciones

o sistemas de ecuaciones que la red debe cumplir y

restricciones de variables en las cuales se limitan los valores

posibles de algunas variables, lo cual se expresa

Fig. 9 : Esquema general de las funciones de un centro de control.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 36 matemticamente mediante inecuaciones. Estas restricciones de

variables son de dos tipos: lmites fsicos de las mquinas,

como es la capacidad mxima de generacin, capacidad de las

bateras de condensadores y reactancias, etc. y lmites de

explotacin, como son los flujos mximos por lneas y

transformadores, tensiones mximas y mnimas en los nudos, etc.

Naturalmente ambos tipos de lmites no son considerados de

igual forma ya que, por ejemplo, un generador no puede

suministrar ms MW de los indicados por su capacidad mxima,

sin embargo, una lnea, con una capacidad mxima de transmisin

de 200 MVA, puede trabajar temporalmente con 201 MVA.

Como ya hemos visto este control del sistema se lleva a

cabo, en la mayora de los casos, siguiendo un criterio que

minimice alguna magnitud en concreto y siempre que las acciones

a realizar sobre el sistema nos lleve a un estado posible del

mismo. Por ello el centro de control, con los datos

suministrados por la funcin SCADA, regula la pareja

frecuencia-potencia, igualando la produccin de potencia al

consumo real en cada instante (funcin AGC), indicando en cada

momento el estado actual del sistema (funcin estimador de

estado), aplicando siempre que se pueda criterios de coste

mnimo (funcin despacho econmico), y criterios de

minimizacin de emisiones contaminantes (funcin despacho de

medio ambiente), haciendo mnimo las prdidas por transporte

(funcin minimizacin de prdidas reactivas), minimizando

tambin las desviaciones respecto al perfil ptimo de tensiones

(funcin de control automtico de tensiones), haciendo mnimo

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 37 el nmero de actuaciones necesarias sobre el sistema para

eliminar violaciones de los lmites de explotacin (funcin

control correctivo) y todo ello conservando al sistema dentro

de los mrgenes de seguridad establecidos (funcin anlisis de

seguridad), en donde las soluciones que se obtengan deben ser

flexibles, rpidas y fiables.

2.1.2.- COMPONENTES DE UN CENTRO DE CONTROL

Hasta ahora hemos visto qu entendemos por un centro de

control y cules son las funciones que puede llevar a cabo. En

este nuevo apartado vamos a ver los componentes que forman un

centro de control y que le van a permitir cumplir satisfacto-

riamente todas las funciones a l encomendada.

En los sistemas de control modernos se considera [AMEL-91]

al centro de control como el conjunto de ordenadores,

perifricos y los subsistemas adecuados de entrada/salida que

permiten al operador del sistema monitorizar el estado actual

de la red y controlarla. Por ello el centro de control debe ser

un sistema que funcione en tiempo real y para ello los

ordenadores que lo implementen tambin deben serlo. Esto quiere

decir bsicamente que los ordenadores dedicados a esta tarea

deben poseer un sistema operativo en tiempo real de

caractersticas probadas y eficientes en este campo.

Para la descripcin de las distintas partes que componen

un centro de control hemos dividido esta seccin en tres

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 38 subsistemas: subsistema de ordenadores, subsistema de software

y subsistema hombre-mquina.

2.1.2.1.- SUBSISTEMA DE ORDENADORES

El subsistema de ordenadores es la herramienta principal

con que cuenta el centro de control para llevar a cabo su

tarea. Es el elemento bsico que controla la generacin y la

transmisin de la energa, la recoleccin y el anlisis de los

datos obtenidos, la creacin de operaciones de registro17 y la

actualizacin de los datos presentados en los monitores.

Los elementos bsicos de un subsistema de ordenadores

incluyen la unidad central de proceso CPU18, los terminales de

entrada/salida, la memoria principal y los perifricos, como se

puede ver en la Fig. 10. La CPU es el controlador principal del

ordenador, es el encargado de llevar a cabo las operaciones

aritmticas as como de tomar las decisiones lgicas. La

memoria principal es el lugar donde se almacenan los datos que

maneja el ordenador y tambin los programas que ste ejecuta.

Los terminales de entrada/salida transmiten los datos entre la

memoria principal y los perifricos del sistema, mientras que

stos convierten los datos que produce el ordenador a un

formato fcilmente entendible por el hombre y viceversa, es

17 Donde se almacena las ejecuciones realizadas por el ordenador,incluyendo las cintas utilizadas, los ajustes de control, las paradas yotros datos pertinentes.

18 Del ingls : CPU = Central Processing Unit.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 39

decir, convierte informacin que el operador del sistema

facilita al ordenador en una informacin utilizable por el

ordenador. La CPU bajo la direccin del sistema operativo

ejecutar programas de aplicacin los cuales mantendrn la base

de datos del sistema y controlarn el sistema de potencia.

Los criterios de diseo de un centro de control sobre

capacidad, tiempo de respuesta y mantenimiento sugieren [BLYN-

77] que stos posean una configuracin "dual", en la que los

ordenadores, que poseen la estructura que hemos visto arriba,

se encuentran duplicados, ya que situar todas las funciones en

tiempo real, la monitorizacin y el control sobre un nico

procesador hace extremadamente difcil e impracticable obtener

altos niveles de fiabilidad y velocidad.

Fig. 10 : Componentes de un ordenador.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 40

Esta configuracin dual se muestra de una manera muy

simplificada en la Fig. 11 (a) donde los ordenadores A y B son

dos ordenadores idnticos.

Existen distintas formas en las que asignar las funciones

a realizar por cada uno de estos ordenadores. Un forma sera

dedicar un ordenador a realizar todas las tareas, crticas o

no, permaneciendo el segundo en estado de alerta o espera,

dispuesto a entrar en servicio en cualquier instante. Este

procedimiento evita los problemas que presentaba el uso de un

nico ordenador que llevara a cabo todas las tareas. Otro

criterio que tambin se aplica consiste en repartir las

funciones entre los dos ordenadores de manera que uno de ellos,

al que se llama primario, realiza las funciones crticas en

tiempo real mientras el otro, al que se le llama secundario,

adems de estar siempre dispuesto a asumir estas tareas

crticas, va realizando otras tareas de apoyo, las que se

llaman "fuera de lnea". En la Fig. 11 (b) representamos los

dos ordenadores conectados entre s para representar esa

disposicin del ordenador secundario a sustituir en cualquier

momento al primario. Esta conexin se puede llevar a cabo de

Fig. 11 : Estructura dual del subsistema de ordenadores.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 41 manera automtica, en caso de producirse un fallo, o de manera

manual, en cualquier instante que el operador lo solicite.

Cada parte de la configuracin dual no est formada

nicamente por un ordenador, en muchas ocasiones se le coloca

otro ordenador previo, ver Fig. 12 (a), que se le conoce con la

expresin inglesa "front-end", el cual tratara la adquisicin

de los datos, mejorando el tiempo de respuesta general del

sistema, ya que el "front-end" suministra los datos al

ordenador ya procesados. En general estos ordenadores tienen la

capacidad suficiente para manejar l solo todos los canales de

adquisicin de datos del sistema, por tanto tambin tendremos

una configuracin dual en estos ordenadores.

Para evitar los efectos de posibles fallos tenemos dos

posibles configuraciones que representamos en la Fig. 12. En la

primera de ellas, (b), la conexin slo se da entre los

ordenadores principales, en la segunda, (c), adems, existe una

conexin entre los "front-end" previos.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 42

Otra configuracin posible es la que mostramos en la Fig.

13 (a) en la que los dos odenadores "front-end" estn

conectados a los dos ordenadores principales de manera que

pueden trabajar cualquier "front-end" con cualquier ordenador

principal. En la Fig. 13 (b) mostramos las conexiones

realizadas para evitar los posibles fallos en los distintos

elementos del sistema.

Fig. 12 : Estructuras duales "front-end" - ordenador.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 43

Con el paso del tiempo la configuracin de un centro de

control ha ido evolucionando de manera que se han introducido

mejoras tanto en el hardware como en el software. Hoy en da se

tiende a la utilizacin de los llamados "sistemas abiertos".

Este concepto lleva a la utilizacin, en los centros de

control, de las redes de rea local LAN19, la cual permite a los

distintos equipos que configuran el centro de control, usando

protocolos estndares, una interconexin entre ellos directa y

lgica. Incluso permite aadir nuevas prestaciones o funciones

sin necesidad de grandes cambios en el sistema. En la Fig. 14

mostramos un esquema tpico de esta configuracin.

19 Del ingls : LAN = Local Area Network.

Fig. 13 : Configuracin "front-end" - ordenador completa.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 44

En lneas generales podemos decir que la tendencia actual

es disear centros de control basados en sistemas abiertos, con

canales de entrada/salida redundantes, en donde cada tarea a

llevar a cabo por el centro de control la realiza un multipro-

cesador dual independiente [AMEL-91]. En la Fig. 15 vemos una

configuracin de este tipo, en la que la filosofa de

utilizacin consiste en usar uno de los multiprocesadores para

todas las tareas encomendadas, quedando el segundo de ellos en

espera por si surge algn fallo en el sistema o es requerido

para ello.

Fig. 14 : Estructura del subsistema de ordenador basado en LAN.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 45

2.1.2.2.- SUBSISTEMA DE SOFTWARE

El software de un centro de control est formado por un

conjunto de programas de aplicacin que se ejecutan, de acuerdo

con el sistema operativo del sistema, en un ordenador

multitarea o distribuidos en distintos procesadores como ya

hemos visto que era posible en el apartado anterior.

Fig. 15 : Estructura del subsistema de ordenadores con multiprocesadores.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 46 En la Tab. 3 adjunta, incluimos los programas de aplicacin

utilizados ms asiduamente, describiendo, a continuacin,

algunos de ellos.

- Adquisicin de datos

En muchas ocasiones este programa de aplicacin est

formado por un conjunto de subprogramas cada uno de ellos

dedicados a una tarea especfica. Entre estas tareas podemos

destacar estas tres: Funcin de comunicacin con las RTU,

Secuencia de eventos SOE20 y Estadsticas de comunicacin.

Cuando se reciben los datos enviados por la RTU el

programa de adquisicin de datos es el encargado de analizar

cada uno de ellos para determinar si se encuentra entre los

lmites estable-cidos. Tambin determina el estado de cada

punto del sistema y lo compara con su estado anterior para

determinar si ha cambiado. Si eso es as lo notifica al

programa de aplicacin de alarma por si ese cambio indicara

20 Del ingls : SOE = Sequence Of Events

Tab. 3 : Software ms comn en un centro de control.

- Adquisicin de datos- Base de datos- Dilogo hombre-mquina (MMI)- Entrada/salida comunicaciones locales- Control automtico de la generacin- Realizacin de informes- Funciones EMS

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 47 algn cambio que altere el estado del sistema.

La secuencia de eventos (SOE) es un programa de aplicacin

especial que se ejecuta en coordinacin con la funcin de

comunicacin con los RTU. En cada RTU se almacena, con una

precisin de milisegundos, los cambios de estado producidos as

como el instante en que ocurri. El conjunto de datos as

elaborados deben estar a disposicin del operador del sistema

si ste los solicita.

Por ltimo el programa de adquisicin de datos llevar a

cabo la monitorizacin de la calidad de los datos recibidos y

para ello realiza estudios estadsticos de los mismos. A partir

de estos estudios, y conectado con otros programas de

aplicacin, puede emprender acciones para mejorar los datos

obtenidos e incluso colocar fuera de servicio a una RTU

determinada.

- Base de datos

El programa de base de datos es bsico en un centro de

control. Su principal virtud debe ser la de velocidad. En cada

exploracin de las RTU la base de datos es actualizada y por

ello el acceso y almacenamiento de cada uno de los datos debe

ser lo ms inmediato posible, con el fin de conseguir

prestaciones en tiempo real.

En esa base de datos no se almacena nicamente el valor

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 48 del dato sino que adems, este programa de aplicacin, le

asocia a cada medida una serie de atributos que permitirn al

programa MMI una mayor rapidez de funcionamiento. Algunos de

estos atributos son: el color con el cual van a ser

representados en pantalla, si el dispositivo en cuestin est

activado o desactivado, si el valor presente es real o

calculado, qu relacin existe entre este valor concreto y los

lmites permitidos, etc.

- Dilogo hombre-mquina (MMI)

Este programa permite al operador del sistema visualizar

el estado de la red y actuar sobre ella para controlarla. Este

software es difcilmente separable de los dems programas de

aplicacin ya que est muy interconectado con ellos. As, por

ejemplo, debe haber una relacin muy intensa con el software de

base de datos ya que cualquier accin que sobre el sistema se

realice, a travs del MMI, debe reflejarse inmediatamente en la

base de datos.

La mayora de la aplicaciones posibles de este programa de

aplicacin se refieren a disponibilidades en el uso y manejo de

la informacin presentada en los monitores del centro de

control. As el operador del sistema podr solicitar distintas

pantallas de informacin, podr crear o editar pantallas ya

existentes, podr "sealar" algunos puntos del sistema para

actuar sobre l, podr controlar el manejo, ejecucin y cambios

en todos los dems programas de aplicacin, etc. El hardware y

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 49 la estructura que permite realizar este software lo veremos un

poco ms adelante.

- Control automtico de la generacin (AGC)

Este programa capacita al centro de control, a travs de

las RTU, para determinar el modo de funcionamiento del sistema

o bajo qu criterios va a operar ste. Algunos de los modos

permitidos son: manual, base, en donde la generacin de

potencia est fijada a un valor determinado, de regulacin, en

donde la generacin es flexible dentro de unos mrgenes,

econmico, en donde la generacin efectiva pretende minimizar

los costes de produccin, etc. Algunos de los criterios de

operacin seran: intercambio constante de carga, de manera que

la cantidad de energa que entra en el sistema y la que sale de

l sea fija, frecuencia fija, en donde se altera la generacin

de potencia con el fin de mantener la frecuencia constante,

mantenimiento conjunto de intercambio y frecuencia, criterios

correctivos cada cierto tiempo para compensar la acumulacin o

la deficiencia de carga, etc.

Dentro de este programa de aplicacin podemos encontrar

incluidos otros programas de aplicacin que en algunas

implemen-taciones aparecen como programas independientes.

Algunos de esos programas son: despacho econmico, que mantiene

al sistema dentro de un coste mnimo, control de reserva, que

calcula la reserva de cualquier tipo del sistema, unidad de

compromiso, que arranca o para las distintas unidades de

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 50 generacin de potencia dependiendo de la planificacin horaria,

diaria o semanal que se haya establecido, etc.

2.1.2.3.- SUBSISTEMA HOMBRE-MAQUINA

Cuando se maneja un sistema administrador de energa

(EMS), la relacin entre el propio sistema y el operador del

mismo se establece a travs de este subsistema hombre-mquina

subsis-tema MMI. Por tanto el subsistema MMI ser la "tarjeta

de presentacin" del sistema. En muchas ocasiones, la facilidad

de uso o no de este subsistema, propicia el que las empresas

del sector se decanten por un modelo u otro, dependiendo, sobre

todo, de la flexibilidad y sencillez de manejo del subsistema

MMI ms que de otras posibles ventajas que puedan ofrecer

determinados algoritmos sofisticados de hardware.

En el diseo de subsistemas MMI, por tanto, se prima el

obtener una relacin hombre-mquina lo ms simple posible y en

donde el operador tenga que hacer el menor nmero de acciones

para controlar la red encomendada. Por otro lado tambin se

tendr que tener en cuenta las posibilidades de ampliacin del

propio subsistema a medida que el propio sistema evoluciona

durante su vida til. As, por ejemplo, aumentar el nmero de

remotas del sistema o instalar ms plantas generadoras de

energa implica aumentar la cantidad de datos almacenados en la

memoria, manejados por el sistema y presentados en las

pantallas del MMI. Sin embargo, las ampliaciones ms

importantes del mdulo MMI son las debidas, no al desarrollo

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 51 del propio sistema, sino al aumento de las funciones y

capacidades del sistema EMS. Es esta capacidad de cambio y

ampliacin junto con el hecho de que la mayora de los mdulos

MMI estn implementados, casi a medida para cada empresa, a

partir de unos mdulos estndares de los fabricantes, lo que ha

llevado a formar un subsistema aparte con el mdulo MMI.

La carga que soporta el subsistema MMI es muy variada ya

que mientras el sistema se encuentra en el estado normal el

funciona-miento de este subsistema es relajado. Sin embargo,

cuando aparecen perturbaciones y contingencias el mdulo MMI se

convierte en un elemento crtico del sistema ya que a partir de

l debemos manejar gran nmero de alarmas, solicitar mltiples

pantallas, accionar comandos, activar procesos de restauracin,

etc., y todo ello dentro de un proceso en tiempo real. Para que

el sistema responda en este tipo de situaciones se definen una

serie de parmetros temporales, caractersticos del subsistema,

cuyos valores mximos estn muy estudiados con el fin de

asegurar el comportamiento requerido. Algunos de estos

parmetros son [KENE-77]: tiempo de respuesta, que es el tiempo

transcurrido desde que el operador solicita una pantalla

determinada hasta que sta aparece completa en el monitor,

tiempo de actualizacin, que es el intervalo de tiempo que

tardan los datos dinmicos, que aparecen en pantalla, en

renovarse a partir de la base de datos, y tiempo de refresco,

que es el tiempo necesario en presentar una pantalla CRT

completa a partir de la memoria CRT.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 52

Existen distintos mtodos para acceder a las distintas

pantallas: directamente a travs de teclas de funcin,

seleccionando una opcin desde un men, usando teclas de

pgina-arriba/abajo, situando el cursor sobre determinadas

zonas de la pantalla, a travs de entradas alfanumricas, etc.

Generalmente se utiliza el mtodo de los mens de manera que a

partir de un men general se llega

a otro ms especfico y de este a

otro ms especfico todava. Esto

lleva a que se forme una "pirmide"

de pantallas como se puede ver en

la Fig. 16. En las figuras

siguientes, Fig. 17, 18, 19, 20 se

muestran algunas de las pantallas

que aparecen en el subsistema MMI.

Fig. 16 : Pirmide depantallas en un mdulo MMI.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 53

En cuanto a la configuracin que presenta un subsistema

MMI sta depender del tipo de pantallas que utilice [DAMO-91].

En la mayora de los casos los EMS utilizan pantallas grficas

de caracteres, tambin conocidas como pantallas semigrficas

o pantallas de grficos limitados, que emplean un conjunto de

caracteres para representar las pantallas alfanumricas como

los diagramas.

Fig. 17 : Pantalla de estados.

Fig. 18 : Pantalla de medidas.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 54

Son las ms utilizadas por dos razones, por ser ms econmicas

y por necesitar menos tiempo para su representacin en

pantalla. En la Fig. 21 hemos representado una estructura

tpica de mdulo MMI con pantallas grficas de caracteres. En

ella destaca el carcter dual de todo el esquema que permite a

Fig. 19 : Diagrama unifilar de una subestacin.

Fig. 20 : Pantalla de mandos.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 55

cualquiera de las consolas estar siempre en funcionamiento,

evitando as posibles fallos que en momento crticos podran

ser nefastos.

El otro tipo de pantalla posible es la pantalla

"totalmente" grfica, o simplemente pantalla grfica, la cual

acta sobre cada pxel de la pantalla, lo cual permite obtener

mejores diagramas y ms completos. En lneas generales estos

dispositivos resultan ser ms caros y de respuesta ms lenta

que los del tipo grfico de caracteres, sin embargo, con el

paso del tiempo estas inconvenientes se van reduciendo y cada

vez son ms las empresas que los incluyen en sus mdulos MMI.

Fig. 21 : Configuracin tpica de subsistema MMI dual.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 56 En la Fig. 22 se puede ver un esquema tpico de este tipo de

subsistema. Las principales caractersticas que presenta son

dos: que las consolas estn conectadas con los procesadores a

travs de una red local y que cada consola posee un procesador

grfico21, lo cual va a permitir que parte del software

encomendado al mdulo MMI se ejecute en ese procesador

disminuyendo el tiempo total de presentacin de la informacin

en la pantalla.

21 En ingls se conoce como "workstation".

Fig. 22 : Subsistema MMI con pantalla "totalmente" grfica.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 57

2.2.- UNIDAD DE TRANSMISIN REMOTA

La instalacin de la funcin SCADA en un sistema de

control elctrico implica el uso de unidades de transmisin

remota (RTU) en las distintas zonas de inters de la red, como

pueden ser las estaciones de generacin, de distribucin, de

conmutacin, etc. La misin de estas remotas ser llevar a cabo

la conexin directa entre el sistema de potencia y el centro de

control del mismo, de manera que enve, desde la remota,

informacin de la red al centro de control y a su vez ejecute,

desde el centro de control, acciones sobre la red que

pretendemos controlar. Se puede decir que la unidad de

transmisin remota es los ojos, los odos y las manos del

centro de control del sistema. En la mayora de los casos la

remota es una "esclava" del centro de control, sin embargo, con

el paso del tiempo, a estas remotas se le van equipando con

algn tipo de capacidades de clculo y opti-mizacin, lo cual

va a representar una cierta "emancipacin" de las mismas.

El funcionamiento de un centro de control de energa

depende, fundamentalmente, de la adquisicin de datos del

sistema bajo su control. Por ello las remotas utilizadas en las

funciones SCADA de una red elctrica tienen como una de las

tareas ms importante la recoleccin de datos de la red para

trasmitirlas al centro de control, de manera que ste se haga

una idea del estado general del sistema. Los datos de ms

inters son aquellos que estn relacionados con las

caractersticas propias del sistema de potencia, como podran

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 58 ser tensiones, intensidades, potencias, etc., de los sistemas

de generacin, lneas de transmisin, transformadores, centros

de distribucin, etc., as como estados de dispositivos e

interruptores. Tambin los datos referidos a la energa

consumida, puede ser interesante, por ejemplo, para la funcin

de despacho econmico. Otros datos, que tambin suministran las

remotas en algunas aplicaciones, son del tipo de la temperatura

de un transformador, nivel de los tanques de combustible, nivel

del agua de un embalse, etc. Los datos elctricos son tomados

de la propia red y mediante transformadores y transductores se

convierten en tensiones o corrientes continuas muy pequeas

capaces de ser tratadas por circuitos electrnicos.

Al tratar de los datos que adquiere una remota lo primero

que tenemos que definir son las caractersticas o los rasgos

ms significativos que esos datos deben presentar. Para ello

vamos a distinguir dos aspectos distintos de cada dato [FRAN-

77]: tipos de datos y atributos de los mismos. En cuanto al

primero de ellos, stos pueden ser: entradas digitales,

aquellas variables que slo pueden tomar determinados valores

fijos, como son alarmas, indicadores, estados de dispositivos,

etc., entradas analgicas, variables que representan a una

seal analgica, como pueden ser tensiones, intensidades,

potencia, temperatura, etc., entradas acumuladas, variables que

se van acumulando en contadores u otro tipo de dispositivos de

medida, como es la energa consumida, salidas de control son

salidas digitales que actan sobre rels del sistema de

potencia transmitiendo una accin que desde el centro de

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 59 control se decide y por ltimo salidas analgicas que en

algunas ocasiones se producen ya que algunos dispositivos las

necesitan para su tarea, como ocurre, por ejemplo, al indicar a

un generador la potencia solicitada en cada momento.

En los sistemas SCADA el paso de las medidas analgicas

del sistema de potencia a los datos mostrados en las pantallas

del centro de control es un proceso que est lleno de escalados

[EVAN-91] y parte de ese escalado le corresponde llevarlo a

cabo a la remota. Aqu aparece, por tanto, otra tarea ms de

las unidades de transmisin remota, tarea comprendida entre la

recogida de los datos y la emisin de esos datos al centro de

control. En ella los datos reales tomados del campo son

escalados primeramente por los transformadores y los

transductores y de nuevo otra vez por los convertidores

analgico-digital para terminar siendo codificados

adecuadamente y enviados al centro de control.

En los sistemas de control las funciones que lo llevan a

cabo proporcionan a la unidad remota una serie de rdenes que

sta convierte en seales de control, como ya vimos ms arriba,

que generalmente actan sobre rels, interruptores,

reenganchadores, etc. Sin embargo no es extrao encontrarse

casos en donde estas seales van dirigidas a otro tipo de

dispositivos como reguladores de tensin, intercambiadores de

toma, vlvulas, etc. En cualquier caso la RTU no es quien

decide sobre qu controles actuar sino que nicamente transmite

las rdenes que recibe del centro de control.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 60

En lo que se refiere a los atributos de los datos el

problema es ms subjetivo sin embargo aqu se proponen

siguiendo a [FRAN-77] los siguientes: rango del dato, que

pueden ser los valores mximo y mnimo del sensor, la banda de

valores dentro de la cual se supone que el valor no ha variado,

etc., frecuencia de adquisicin, tiempo mximo que se permite

que un dato est sin actualizar, en algunos casos se enva el

valor del dato slo cuando ste vara y por ltimo desfase

entre los datos, que representar la mxima diferencia temporal

permitida entre dos datos de un mismo conjunto.

Adems de todo esto existe otra informacin relativa a

cada dato adquirido, que se refiere a los requisitos que el

subsistema MMI del centro de control necesita para representar

correctamente la informacin sobre la pantalla. En este caso

nos referimos a: nombre de la variable a representar, cdigo de

color que se va utilizar en su representacin, procedimientos

de alarma, que indican los pasos a seguir, qu mensajes deben

aparecer en la pantalla y en qu orden si se produce una alarma

determinada, etc.

2.2.1.- COMPONENTES DE UNA RTU

La arquitectura de una RTU puede ser de lo ms variada,

dependiendo del tipo y nmero de seales que controle, as como

de las funciones que incluya. Sin embargo, una caracterstica

comn es su diseo modular que le permita adaptarse a las

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 61 necesidades de los diferentes emplazamientos y crecer si fuera

necesario. Segn las normas ANSI/IEEE C37.1 [ANSI-87] una

remota est formada por el conjunto de dispositivos, mdulos

funcionales, y cualquier elemento que est interconectado

elctricamente, que intervenga en llevar a cabo, a distancia,

las funciones de supervisin del centro de control. Adems

aclara que en esta definicin se incluye el interfaz con los

canales de comunicacin pero no dichos canales y que durante la

comunicacin con el centro de control la RTU acta subordinada

a ste.

Siguiendo estos criterios y [BLOC-91] podemos indicar que

los principales componentes o subsistemas de una RTU son los

que mostramos en la Fig. 23, en ella vemos que hay un

subsistema de comunicacin que es el encargado de establecer el

dilogo con el centro de control, un subsistema lgico que est

formado por un microprocesador y una base de datos y que se

dedica a dirigir las funciones propias de la RTU, un subsistema

de conexin que conecta directamente la RTU con la red para

tomar datos y actuar sobre ella, una fuente de alimentacin que

suministra a la RTU las distintas tensiones que necesita para

su funcionamiento y un subsistema de prueba y MMI que permite

al operador comprobar "in situ" el funcionamiento correcto de

la remota.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 62

Veremos ahora cada uno de estos componentes con ms

detenimiento.

2.2.1.1.- SUBSISTEMA DE COMUNICACIN

El subsistema de comunicacin de una RTU es el responsable

de interpretar los mensajes que recibe del centro de control,

as como de estructurar y dar formato a los mensajes que la

propia remota enva a dicho centro de control. Por ello este

subsistema es el encargado de manejar todo lo relacionado con

Fig. 23 : Componentes de una RTU.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 63 las funciones de protocolo, que veremos ms adelante con ms

detalle.

Tambin se encarga de las funciones de seguridad ya que es

esencial protegerse contra acciones de control falsas o incluso

contra datos errneos, debidos a la presencia de ruido en los

canales de comunicacin. Estas funciones de seguridad general-

mente consisten en aadir uno o varios bits al final del

mensaje de manera que la unidad que lo reciba sea capaz de

determinar si el mensaje recibido es correcto o ha sufrido

algn cambio durante su transmisin.

Generalmente cada RTU se comunica nicamente con un centro

de control, sin embargo, con la proliferacin de los sistemas

SCADA cada vez es ms corriente que una remota determinada se

comunique con dos o ms centros de control distintos, ya sean

de compaas diferentes o, siendo de la misma compaa, de

niveles distintos. Esta tarea de comunicarse con distintos

centros de control, quizs utilizando protocolos diferentes, la

lleva a cabo el subsistema de comunicacin de la RTU. Tambin

se utiliza esta "multi-comunicacin" con el fin de obtener

caminos de comuni-cacin redundantes, lo cual nos va a permitir

hacer llegar los datos al centro de control de otra manera

distinta a la habitual, con lo cual, podemos evitar situaciones

de incomunicacin momentnea directa entre el centro de control

y la remota correspondiente.

Con el paso de los aos se ha visto que los fallos en los

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 64 canales de comunicacin son mayores que los fallos en las

remotas o en los centros de control del sistema. Por ello en

algunos sistemas se han establecidos tcnicas para probar el

estado del canal. Peridicamente el centro de control enva un

mensaje a cada remota y sta debe reenviarlo, sin ms, al

centro de control. En el caso de las remotas es el subsistema

de comunicacin el encargado de llevarlo a cabo. Otra tarea de

este subsistema consiste en desconectar a la remota del canal

de comunicacin cuando ha pasado ya un determinado intervalo de

tiempo22 sin que haya comunicacin entre ella y el centro de

control lo cual pretende evitar posibles bloqueos del canal de

comunicacin si fallara la unidad remota.

2.2.1.2.- SUBSISTEMA LGICO

Este subsistema representa el "alma" de la unidad remota,

en l se produce el procesado de los datos, as como todo lo

relacionado con las funciones de control de la RTU. Posee dos

funciones claramente definidas: adquisicin y escalado de los

datos, y seleccin y ejecucin de las rdenes de control sobre

la red.

El proceso de adquisicin de datos consiste en tomar de la

red elctrica dos tipos de datos: digitales y analgicos. Los

datos digitales son aquellos que tienen una caracterstica

intrnsecamente binaria, susceptibles de ser representados por

22 En ingls se conoce como "time-out".

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 65 un bit. Se obtienen mediante la representacin de contactos

externos como interruptores, seccionadores, etc. Los datos

digitales que maneja una RTU, o la informacin de la posicin

de los contactos, son de cuatro tipos: estado actual, estado

actual con memoria, que incluye los cambios producidos en los

contactos desde la ltima transmisin de datos, secuencia de

eventos SOE, donde aparecen en una tabla los cambios producidos

en los distintos contactos junto con la hora, con precisin de

milisegundos, en que ocurri, y valores acumulados, donde se

lleva a cabo una cuenta de los pulsos recibidos, por ejemplo de

los generadores, por unidad de tiempo.

Aquellos datos que representan seales analgicas sern

los datos analgicos, en este grupo se encuentra la informacin

sobre tensiones, intensidades, potencias activas y reactivas,

factores de potencia, etc. Estos datos son sometidos,

generalmente, en este subsistema a un escalado mediante un

preprocesado de los mismos en el cual se produce conversin a

valores de ingeniera, contrastacin de rebase de lmites de

alarma, etc.

En cuanto a las seales de control las actuaciones del

sistema sobre la red suelen tomar la forma de contactos

abiertos o cerrados, que comandan los equipos de operacin,

como interrup-tores, generadores, transformadores, etc. Para

disminuir al mnimo la probabilidad de mando indeseado las

unidades remotas suelen tomar precauciones con el fin de evitar

que se active/desactive un elemento que no es, o activar varios

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 66 contactos a la vez. Por ello las seales de control son selec-

cionadas primero y tras su confirmacin se ejecutan. Adems, el

subsistema lgico, lleva a cabo los algoritmos locales de

control que se dedican, entre otras cosas, a la deteccin,

localizacin y despeje de fallos, reposicin automtica de

servicio, deslastre selectivo de cargas, etc.

Otras tareas de la RTU estn relacionadas con la capacidad

que presentan las remotas de trabajar con una base temporal,

como la secuenciacin de eventos, que ya hemos visto, o la

posibilidad de sincronizacin, ya sea con el centro de control

o, como en algunos sistemas, mediante la recepcin de seales

de radio, terrestres o va satlite, lo cual permite una

sincronizacin general del sistema.

2.2.1.3.- SUBSISTEMA DE CONEXIN

El subsistema de conexin es el encargado de llevar a cabo

el interfaz entre el subsistema lgico de la RTU y la red

elctrica. Est compuesto de todos los dispositivos necesarios,

como transformadores, transductores, convertidores analgico-

digitales, adaptadores, etc., para hacer que los datos tomados

de la red sean manejables por el subsistema lgico.

Los datos digitales son conducidos desde la red hasta el

subsistema lgico de la RTU mediante dos hilos en los cuales

hay tensin / no hay tensin. Tras su adaptacin de niveles,

opto-aislamiento y filtrado, ver Fig. 24, se almacena en la

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 67 memoria del subsistema lgico para su procesado y posterior

envo al centro de control.

La captacin de los datos analgicos se suele realizar,

ver tambin Fig. 24, mediante transformadores de intensidad y/o

tensin, un transductor que lleva la seal a un rango

apropiado23 y un convertidor analgico-digital que hace que el

dato sea manejable por el subsistema lgico. En cuanto a las

seales de control el subsistema de conexin acciona los rels

intermedios a travs de sus entradas/salidas adaptando la seal

de mando hasta los niveles adecuados para actuar sobre la red,

(ver Fig. 24).

23 Tpicamente de 0 a 10 voltios en corriente continua.

Fig. 24 : Subsistema de conexin de una RTU.

TELECONTROL DE REDES ELCTRICAS 68

Otro aspecto importante, del que se encarga tambin este

subsistema, es la proteccin del subsistema lgico de la RTU

del ambiente hostil que una subestacin elctrica representa

para l. Este ambiente hostil tiene muchas facetas, desde

variaciones de temperatura a lo largo del da, lo cual puede

influir en la estabilidad de los componentes de medidas, como

son los convertidores analgico-digital o los transductores,

hasta cuestiones de contaminacin en forma de suciedad, polvo,

e incluso en algunos casos atmsfera corrosiva, etc.

Sin embargo, la tarea de proteccin del subsistema de

conexin se centra principalmente en aislar al subsistema

lgico del ambiente, nada recomendable, que desde el punto de

vista elctrico presenta una subestacin de este t