Desarrollo de switch inteligente para micro-red de laboratorio ante eventos de aislamiento

Abstract

Con el avance del tiempo se han generado mejoras en cuanto a las diversas tecnologías de generación, haciendo de esta forma más atractivo el uso de energías renovables no convencionales. Este parámetro sitúa a las micro-redes como una solución viable desde el punto de vista comercial y ambiental, ya que contribuye a la des-carbonización de la matriz energética. La creciente viabilidad de estas y el hecho de que en el mundo existen muchas zonas sin acceso al recurso energético con calidad y continuidad de suministro, permite aventurarse en dar soluciones a ese tipo de localidades. Las micro-redes se definen como un pequeño sistema de energía, que puede operar conectada a una red mayor o en modo isla. Los principales componentes de este tipo de redes son cargas, generadores, baterías y equipos de protección variados y distribuidos por toda la red. Dentro de los principales desafíos a los cuales se enfrentan las micro-redes son los métodos de detección de aislamiento, el cual se produce en el instante en que una parte de esta es desconectada repentinamente, debiendo operar como modo isla con la condición de tener conectada generación y carga asociada. El objetivo de esta memoria es diseñar y validar mediante simulaciones un switch inteligente en la micro-red del laboratorio de energía y accionamientos del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Chile, cuya misión será alertar al sistema ante la detección de situaciones de aislamiento y otorgar la posibilidad de reconexión a la red principal. La meta de la experiencia consiste en otorgar un componente adicional que será de suma importancia al momento de detectar el aislamiento de la micro-red, y cuyo uso se espera efectuar en las experiencias de laboratorio de las futuras generaciones, complementando de esta manera las competencias adquiridas por los estudiantes. En cuanto al dispositivo propuesto, este se encuentra modelado en el software PLECS y cuenta con 3 funciones principales, las cuales consisten en la posibilidad de sincronización a la red principal, la aptitud para desconectarse de la red y la facultad para la detección de aislamiento, ya sea por fallas de sobre-sub tensión o sobre-sub frecuencia. Finalmente, los resultados comprueban la funcionalidad de este dispositivo inteligente, el cual fue puesto a prueba en distintos escenarios de tensión y frecuencia, logrando actuar con un tiempo menor al estipulado por el estándar IEEE 1547, aislando la micro-red de la red principal y logrando a su vez reconectarse mediante la función de sincronización. Por otro lado, se logra otorgar una finalidad docente al desarrollo del switch inteligente, aportando con un dispositivo funcionable y realizando a su vez una guía explicativa para lograr hacer uso del dispositivo en futuras simulaciones.