Relé inteligente. Es posible diseñarlo localmente?
Adopto como ejemplo la utilización de equipos inteligentes, por parte de la empresa proveedora de energía de Santa Fe, supuestamente "empresa de la energía" (EPE). Me refiero aquí a los relés de protecciones, aunque hay otros dispositivos para los cuales pueden hacerse consideraciones similares.
Ellos son: controladores de tensión, dispositivos de reconección , medidores y registradores, sistemas de control a distancia.
Es común que las protecciones de estaciones de transformación de los niveles 33 kV a 13,2 kV se efectúen con relés de sobrecorriente de marcas internacionales conocidas, Alston, ABB, Schneider Electric, etc. Esos dispositivos son basados en microprocesador y contienen funciones que permiten:
convertir magnitudes analógicas a digitales.
efectuar operaciones lógicas, de comparación.
efectuar mediciones de tiempos.
resolver en base a las magnitudes leídas, y a software interno, las aperturas de interruptores de potencia, señalización, indicaciones de alarma, generar curvas para la coordinación de protecciones, guardar en memoria eventos , etc.
Estos dispositivos tienen: alto costo. Son fabricados en el exterior del país. Muchas veces tienen funciones en exceso que no son utilizadas, pero que se pagan en el costo final.
Composición del costo:
costo de partes mecánicas, relés , gabinete, pulsadores, etc.
costo del software asociado.
costo de la parte electrónica, placas de adquisición, microprocesador, fuentes de tensión,etc.
Se justifica esa inversión?
Sabido es que en Santa Fe, no hay controles de ningún tipo y las entidades se manejan por la política, por lo cual lo incoherente es moneda corriente.
Se maneja la entidad adquiriendo alta tecnología, pero muchas veces ni siquiera la utiliza, puesto que las estadísticas no son conocidas en la entidad, como otras aplicaciones técnicas.
Un prediseño analógico.
Veamos el caso más sencillo, que puede ser de aplicación en gran número de estaciones transformadoras.
El gráfico muestra la secuencia de adquisición de magnitudes eléctricas, su adaptación y funciones lógicas de procesamiento.
Un componente importante para el incremento del costo es el procesamiento analógico digital. Su tratamiento implica conversores, y microprocesador.
Por ello expongo un esquema de diseño básico basado en componentes analógicos, que se realiza con costo ínfimo.
Se puede generar curvas de tiempo independiente en bloques que se ajustan independientemente.
Los ajustes de las curvas se realizan con potenciómetros.
En este diseño no se guardan los valores de las magnitudes de disparo.
Los comparadores activan dispositivos de tiempo que que inhiben las salidas mientras están activos. A su finalización se efectúa el disparo de un circuito de memoria, que a su vez entrega la orden de salida para el disparo de un interruptor de potencia.
De igual manera se puede proceder con alarmas, indicadores de distinto tipo.
El circuito de memoria se debe reactivar por medio de un "reset".
Este esquema se construye con elementos sencillos de fácil adquisición, no requiere microprocesador ni conversor A/D.
Entradas de tipo digital
Para entradas que han sido sintetizadas previamente, como las fallas de tierra o de cuba de transformador, o de temperatura, se obtienen salidas digitales.
Esquema con conversión analógica digital y memoria.
Para realizar las mismas funciones que los dispositivos comerciales nombrados, se enumeran las funciones y como realizarlas.
Conversión analógica digital : por medio de conversores A/D de resolución deseada ( 16 bits) , y velocidad de conversión deseada. Se implementa circuitos de este tipo por cada entrada. Dado que se requiere velocidad de respuesta no se implementa multiplexor que economiza electrónica.
Placa de interface, procesadora de señal digital y acceso a un bus de computadora (PCI u otro).
Procesador para aplicaciones industriales.
Software de adquisición y tratamiento de señales.
Salidas por variables digitales o convertidas con D/A.
Aunque se puede adquirir una placa de adquisición de datos y acoplarla a un microprocesador, es posible diseñar esa interface disminuyendo notablemente los costos.
La ventaja de tener un sistema con microprocesador se manifiesta por la posibilidad de grabar los datos, por un lado, y utilizar diversas curvas para coordinar las protecciones, que se realizan por software.
En muchos casos no serían necesarias estas prestaciones y el sistema se puede desarrollar con mínimo costo.
Dado que se pueden obtener todos los componentes electrónicos para el diseño y generar el software necesario, la disminución del costo es enorme.
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