¿Cuáles son las ventajas de un sistema de monitorización centralizado para instalaciones de HVDC?

ibaPDA actúa como columna vertebral central de monitorización y ofrece una visibilidad completa de todos los procesos relevantes dentro de un sistema HVDC. Su valor radica en la captura y sincronización continuas de datos procedentes de sistemas de control, esquemas de protección y dispositivos de medición. Desde el punto de vista técnico, los datos procedentes de múltiples fuentes se agregan a través de fibra óptica y se procesan con alta resolución temporal, lo que permite obtener una visión operativa completa. En la práctica, esta visibilidad centralizada permite evaluar más rápidamente el estado de las instalaciones, mejora el diagnóstico y ayuda a los operadores a mantener una transmisión de energía estable y eficiente.

¿Por qué es fundamental la adquisición de datos de alta frecuencia para analizar los fenómenos transitorios de la red eléctrica?

Con ibaPDA, los datos pueden muestrearse a frecuencias de hasta 100 kHz por canal —en el futuro, incluso a 500 kHz con ibaMAQS y a 1 MHz a través de ibaNet-E—, lo que permite observar con total precisión los eventos transitorios ultrarrápidos. La ventaja clave es el análisis preciso de fenómenos dinámicos, como las operaciones de conmutación o las condiciones de fallo. Técnicamente, las señales se registran a intervalos muy cortos y se almacenan con resolución completa en función de las condiciones de disparo. En la práctica, esta fina granularidad temporal permite a los ingenieros reconstruir con precisión eventos a escala de milisegundos, lo que facilita la toma de decisiones bien fundamentadas para estabilizar y optimizar el rendimiento de la red eléctrica.

¿Qué opciones existen para analizar conjuntamente la calidad de la energía y los datos de proceso?

ibaPDA permite la captura integrada de mediciones brutas y de parámetros calculados de calidad de la energía, como armónicos, parpadeo y factores de distorsión. La ventaja radica en poder correlacionar directamente estos parámetros con el funcionamiento de la planta. Técnicamente, los datos energéticos sincronizados con la red se alinean con señales de proceso sincronizadas en el tiempo y se almacenan de forma centralizada. Mediante ibaAnalyzer, estos conjuntos de datos pueden examinarse en detalle. En la práctica, esto permite a los operadores identificar las causas fundamentales de las fluctuaciones en la calidad y aplicar medidas específicas para mejorar la calidad de la energía y la fiabilidad del sistema.

¿Cuál es la finalidad del registro de datos basado en eventos y desencadenantes en la monitorización de la red eléctrica?

ibaPDA utiliza desencadenantes configurables para capturar y almacenar de forma selectiva los eventos relevantes. La principal ventaja es que solo se conservan los datos significativos con resolución temporal completa, lo que evita volúmenes excesivos de datos. Técnicamente, unas condiciones predefinidas determinan cuándo se extraen los datos almacenados en el búfer y se guardan en archivos. En la práctica, este enfoque agiliza considerablemente el análisis, ya que garantiza que los incidentes críticos queden plenamente documentados y sean accesibles de inmediato, sin necesidad de realizar un filtrado de datos que requiere mucho tiempo.

¿Qué papel desempeña la sincronización de datos en el análisis de sistemas complejos de transmisión de energía?

ibaPDA proporciona una sincronización temporal precisa entre múltiples fuentes de datos, incluyendo la compatibilidad con estándares como PTP (IEEE 1588). Esto garantiza que todas las señales puedan analizarse en una línea temporal unificada. Desde un punto de vista técnico, las mediciones procedentes de diferentes orígenes se alinean y se procesan de forma coherente. En aplicaciones reales, esto permite una correlación precisa entre las señales de control, los valores eléctricos y los eventos de red, lo que hace que las interacciones complejas resulten transparentes. Esta capacidad es esencial en los sistemas HVDC para comprender el comportamiento dinámico y mantener la estabilidad del sistema a largo plazo.

El sistema de medición iba supervisa una de las mayores instalaciones HVDC de Europa

Más que un simple registrador de fallos

Desde hace un año funciona entre España y Francia uno de los sistemas de corriente continua de alta tensión (HVDC) más potentes de Europa. El sistema, que convierte la corriente alterna en corriente continua para su transmisión, permite el intercambio de hasta 2 × 1.000 MW de energía eléctrica entre ambos países, sirviendo de modelo para el mercado energético europeo integrado. Para supervisar continuamente esta transmisión de energía, Siemens confía en el sistema de medición modular de iba. Capaz de registrar hasta 20.000 mediciones por segundo, el sistema puede captar y analizar incluso fenómenos eléctricos de muy corta duración.

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Poder transfronterizo

Un enlace HVDC de 700 millones de euros entre Francia y España

Por encargo de las empresas Réseau de Transport d'Électricité (RTE), de Francia, y Red Eléctrica de España (REE), de España, Siemens construyó dos estaciones convertidoras entre 2010 y 2015, una en Baixas (Francia) y otra en Santa Llogaia (España), con un coste de 700 millones de euros. La empresa Inelfe (Interconnexion Electrique France Espagne) se creó para supervisar la construcción.

Las dos estaciones utilizan convertidores para transformar la corriente alterna trifásica en continua, que luego se transmite por un cable subterráneo de corriente continua de 320 kV y 65 kilómetros de longitud. En la estación receptora, la corriente continua se convierte de nuevo en alterna y se ajusta a los parámetros de la red local, como la frecuencia y el ángulo de fase. Esta interconexión perfecta de dos redes nacionales ha duplicado la capacidad de transmisión entre España y Francia. La instalación contribuye a aliviar la congestión de la red europea de transporte de electricidad.

Para Siemens, el proyecto también es una muestra de la tecnología HVDC Plus, que transmite energía a ±320 kV utilizando convertidores de fuente de tensión (VSC) en un diseño compacto de convertidor multinivel modular (MMC). A diferencia de los convertidores conmutados por línea tradicionales basados en tiristores, la tecnología HVDC Plus utiliza IGBT (transistores bipolares de puerta aislada), lo que permite la autocomutación y la creación de formas de onda de tensión de salida arbitrarias. Esto hace que el sistema sea capaz de arrancar en negro, lo que significa que puede restaurar de forma independiente un segmento de la red después de un corte sin depender de una red externa.

Además, estos convertidores ofrecen funciones rápidas de control y protección que contribuyen a una mayor estabilidad de la red.

Una larga colaboración

Para supervisar continuamente las operaciones de HVDC, Siemens utiliza el sistema de medición modular y escalable de iba en todas sus instalaciones de HVDC. El sistema se utiliza tanto como registrador digital de fallos como para supervisar los sistemas de control en los sistemas eléctricos auxiliares de las estaciones convertidoras y para analizar la calidad de la energía.

"Para que la innovación tenga éxito, las asociaciones a largo plazo son esenciales. Resultan más rentables que el ahorro a corto plazo de nuevos proveedores aparentemente más baratos", explica Martin Haushofer, Experto clave en ingeniería de hardware de CC para sistemas HVDC en Siemens. "Esto ha demostrado ser especialmente cierto en nuestra colaboración con iba".

Al igual que un registrador de vuelo, el sistema iba registra los valores de los sistemas de control Pluscontrol y SIMATIC TDC de Siemens, así como las señales de los transformadores de corriente y tensión. Además de capturar datos eléctricos brutos, el sistema proporciona ahora métricas avanzadas de calidad de la energía, como armónicos, interarmónicos, flicker, factor de cresta y distorsión armónica total.

El sistema de medición puede gestionar perturbaciones que superan con creces los niveles de corriente nominal. Admite mediciones de 1 A en condiciones nominales y de hasta 100 A durante eventos de sobrecarga, con una resolución de 16 bits en ambos casos. Cuando se produce un fallo, los datos se registran con una resolución temporal completa basada en un disparador. Esto permite un análisis preciso de las perturbaciones de la red y otros eventos. Si es necesario, se pueden añadir registros a largo plazo e informes personalizados y basados en normas. Como el sistema también captura valores digitales del sistema de control, es ideal para supervisar el convertidor y la lógica de control.

"Se trata de una función crítica, ya que la instalación HVDC debe adaptarse continuamente a las condiciones cambiantes de la red en ambos países y depende de un control preciso", explica Maria Dimitsanti, especialista en sistemas de transmisión de energía de iba. El sistema no sólo debe ajustar continuamente su producción a la demanda, sino que también debe ser capaz de invertir rápidamente la dirección del flujo de energía.

Medición de alta velocidad: 20.000 muestras por segundo

En el corazón de la configuración de monitorización se encuentra el sistema de adquisición de datos de proceso ibaPDA, que se conecta a través de fibra óptica a las unidades de conversión analógico-digital y a las tarjetas de captura de señales del sistema de control. Los datos de diversas fuentes fluyen hacia ibaPDA gracias a sus amplias capacidades de conectividad.

"El sistema iba se distingue de los registradores de fallos convencionales por su integración directa con el sistema de control de Siemens", afirma Dimitsanti. Los usuarios pueden agrupar señales relacionadas por tema o función y definir disparadores que indiquen al sistema cuándo debe guardar permanentemente los datos en archivos .dat en lugar de almacenarlos temporalmente en el búfer. Con el software de análisis ibaAnalyzer, los usuarios pueden identificar correlaciones e investigar las causas de los fallos y las desviaciones de la calidad de la energía. Un reto clave: muchos fallos en los sistemas HVDC duran sólo fracciones de segundo. Por eso ibaPDA funciona a altas velocidades de muestreo: hasta 20 kHz, o 20.000 mediciones por segundo por señal. Utilizando convertidores AD compatibles de iba, es posible alcanzar frecuencias de muestreo de hasta 100 kHz. Esto permite analizar en profundidad eventos transitorios que duran sólo milisegundos. Las funciones de alarma integradas permiten alertar a los operarios en tiempo real y reaccionar de inmediato. También se pueden generar estadísticas a largo plazo para optimizar el rendimiento del sistema.

Mediciones de EEQ garantizadas según EN50160

Los operadores de redes deben garantizar la calidad de la energía eléctrica de acuerdo con la norma europea EN50160. A medida que aumenta la proporción de fuentes de energía descentralizadas y renovables, también lo hacen las fluctuaciones en la disponibilidad de energía, que pueden comprometer la estabilidad de la red. Una mala calidad de la energía puede dañar los componentes electrónicos sensibles y provocar costosas averías en el sistema.

El sistema iba cumple la norma EN50160 registrando los valores brutos y calculados de la calidad de la energía eléctrica (EEQ) en la base de datos central ibaPDA. Esto permite a los usuarios realizar evaluaciones exhaustivas, comprender el comportamiento del sistema y rastrear las causas raíz de los fallos o problemas de calidad. Los mecanismos especiales de sincronización alinean los datos EEQ sincronizados con la red con los parámetros de proceso sincronizados con el tiempo. Como resultado, las métricas de calidad eléctrica pueden correlacionarse con los modos de funcionamiento del sistema HVDC.

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Apoyo a un suministro eléctrico europeo estable

Las instalaciones HVDC como la de Inelfe sientan las bases de un mercado eléctrico europeo sólido e integrado. Al permitir interconexiones transfronterizas, estos sistemas ayudan a mitigar la congestión y a equilibrar las fluctuaciones locales de generación y consumo de energía.

La tecnología VSC-MMC mejora la seguridad y fiabilidad de la red. También ofrece cierto grado de protección contra las oscilaciones de gran amplitud que, de otro modo, serían difíciles de controlar en el sistema eléctrico interconectado de Europa.

Para que la innovación tenga éxito, son esenciales las asociaciones a largo plazo. Esto ha resultado especialmente cierto en nuestra colaboración con iba.

Martin Haushofer
Experto clave en ingeniería de hardware, Siemens Energy

Funciones usadas

En esta historia de éxito se utilizan las siguientes funciones del sistema iba.

Sincronización horaria y compatibilidad con normas
- Compatibilidad total con relojes Grandmaster comunes mediante PTP (IEEE 1588 e IEC 61850-9-3)
- Sincronización de datos independiente de la fuente
Activación y almacenamiento de datos
- Definiciones de eventos y activadores libremente configurables
- Duración de almacenamiento flexible con tiempos de activación previos y posteriores configurables
Visualización y análisis
Control de la calidad de la energía
- Informes personalizables o basados en normas (por ejemplo, EN 50160)
Comunicación e interfaces
- La interfaz IEC 61850 admite MMS, GOOSE, valores muestreados y transferencia de archivos
Hardware y conformidad
- Entradas de E/S aisladas galvánicamente Conformidad con IEC 61000-6-5
- Frecuencias de muestreo de hasta 100 kHz

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Preguntas frecuentes (FAQ)

¿Cuáles son las ventajas de un sistema de monitorización centralizado para instalaciones de HVDC?: ibaPDA actúa como columna vertebral central de monitorización y ofrece una visibilidad completa de todos los procesos relevantes dentro de un sistema HVDC. Su valor radica en la captura y sincronización continuas de datos procedentes de sistemas de control, esquemas de protección y dispositivos de medición. Desde el punto de vista técnico, los datos procedentes de múltiples fuentes se agregan a través de fibra óptica y se procesan con alta resolución temporal, lo que permite obtener una visión operativa completa. En la práctica, esta visibilidad centralizada permite evaluar más rápidamente el estado de las instalaciones, mejora el diagnóstico y ayuda a los operadores a mantener una transmisión de energía estable y eficiente.
¿Por qué es fundamental la adquisición de datos de alta frecuencia para analizar los fenómenos transitorios de la red eléctrica?: Con ibaPDA, los datos pueden muestrearse a frecuencias de hasta 100 kHz por canal —en el futuro, incluso a 500 kHz con ibaMAQS y a 1 MHz a través de ibaNet-E—, lo que permite observar con total precisión los eventos transitorios ultrarrápidos. La ventaja clave es el análisis preciso de fenómenos dinámicos, como las operaciones de conmutación o las condiciones de fallo. Técnicamente, las señales se registran a intervalos muy cortos y se almacenan con resolución completa en función de las condiciones de disparo. En la práctica, esta fina granularidad temporal permite a los ingenieros reconstruir con precisión eventos a escala de milisegundos, lo que facilita la toma de decisiones bien fundamentadas para estabilizar y optimizar el rendimiento de la red eléctrica.
¿Qué opciones existen para analizar conjuntamente la calidad de la energía y los datos de proceso?: ibaPDA permite la captura integrada de mediciones brutas y de parámetros calculados de calidad de la energía, como armónicos, parpadeo y factores de distorsión. La ventaja radica en poder correlacionar directamente estos parámetros con el funcionamiento de la planta. Técnicamente, los datos energéticos sincronizados con la red se alinean con señales de proceso sincronizadas en el tiempo y se almacenan de forma centralizada. Mediante ibaAnalyzer, estos conjuntos de datos pueden examinarse en detalle. En la práctica, esto permite a los operadores identificar las causas fundamentales de las fluctuaciones en la calidad y aplicar medidas específicas para mejorar la calidad de la energía y la fiabilidad del sistema.
¿Cuál es la finalidad del registro de datos basado en eventos y desencadenantes en la monitorización de la red eléctrica?: ibaPDA utiliza desencadenantes configurables para capturar y almacenar de forma selectiva los eventos relevantes. La principal ventaja es que solo se conservan los datos significativos con resolución temporal completa, lo que evita volúmenes excesivos de datos. Técnicamente, unas condiciones predefinidas determinan cuándo se extraen los datos almacenados en el búfer y se guardan en archivos. En la práctica, este enfoque agiliza considerablemente el análisis, ya que garantiza que los incidentes críticos queden plenamente documentados y sean accesibles de inmediato, sin necesidad de realizar un filtrado de datos que requiere mucho tiempo.
¿Qué papel desempeña la sincronización de datos en el análisis de sistemas complejos de transmisión de energía?: ibaPDA proporciona una sincronización temporal precisa entre múltiples fuentes de datos, incluyendo la compatibilidad con estándares como PTP (IEEE 1588). Esto garantiza que todas las señales puedan analizarse en una línea temporal unificada. Desde un punto de vista técnico, las mediciones procedentes de diferentes orígenes se alinean y se procesan de forma coherente. En aplicaciones reales, esto permite una correlación precisa entre las señales de control, los valores eléctricos y los eventos de red, lo que hace que las interacciones complejas resulten transparentes. Esta capacidad es esencial en los sistemas HVDC para comprender el comportamiento dinámico y mantener la estabilidad del sistema a largo plazo.