ABB suministra al sector de la ener-gía de todo el mundo sistemas

basados en la tecnología IT para gestio-nar la generación de energía. Estos sis-temas utilizan la última tecnología parasimplificar las operaciones y el manteni-miento mediante la eficiencia y la racio-nalización. El enfoque se centra en losniveles supervisor y local, es decir, en elcentro de control y en la central eléctri-ca, y cubre la planificación, las opera-ciones y la elaboración de informes. Muchas centrales hidroeléctricas cons-truidas durante los años sesenta y seten-

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Innovative Engineering

Generandoeficiencia

Moderno control de energía hidráulica para optimizar la gestión de la generación: un caso en Suecia

Urban Nygren, Tommy Erkkilä and Folke Dahlfors

Como otros proveedores de ener-

gía, las compañías hidroeléctri-

cas están adaptándose a la libe-

ralización por medio de inversio-

nes y aplicando nuevos métodos

de trabajo. Este artículo resume

la forma en que la compañía sue-

ca Sydkraft Vattenkraft AB está

llevando a cabo esta transición

con la ayuda de herramientas de

automatización de ABB.

ta del pasado siglo necesitan de una mo-dernización. A menudo la corta vida útilde los sistemas electrónicos dificulta laobtención de los repuestos necesarios.Las nuevas exigencias medioambientalestambién impulsan la modernización.ABB ha desarrollado una moderna tec-nología de supervisión y control paraplantas hidroeléctricas, destinada a lamodernización de plantas ya existentespero también para plantas nuevas. Eneste artículo presentamos la planta deVolgsjöfors, un ejemplo de aplicación dela compañía Sydkraft Vattenkraft.

59Revista ABB4/2004

presas, ríos, compuertas, etc. La optimi-zación crea un plan de producción y depropagación del flujo para las siguientes48 horas, con una resolución de un mi-nuto para cada unidad. También puedeconsiderar asignaciones de control deequilibrio para el área en cuestión.Para predecir afluencias no reguladas enel sistema, que afectarían al posteriorflujo de agua, se entrega un módulo deprevisión de afluencias. Este módulo sebasa en mediciones atmosféricas, esta-dísticas de precipitaciones, etc.El control de la producción se puederealizar manualmente o mediante ejecu-ción automática de secuencias de con-trol minuto a minuto, derivadas del plande producción de 48 horas. Cada se-cuencia unitaria modeliza las caracterís-ticas de arranque y parada del equipode control local de las 130 unidades,que son distintas en fabricación y anti-güedad. La función arranca y detieneautomáticamente la unidad, abre y cie-rra la compuerta, etc., en función de lostiempos de arranque y parada y de larampa de subida, liberando así a losoperadores de secuencias de trabajorepetitivas. Los operadores interaccio-nan a través de pantallas personalizadasdonde, por ejemplo, se introducen mo-dificaciones en los planes de operación

y se anuncia el momento en que sealcanzan los límites prefijados.La supervisión de la generación consisteen adquirir y monitorizar en tiempo realde todos los datos de las estaciones gene-radoras, las llamadas funciones SCADA(Supervisory Control And Data Acquisi-tion). La supervisión se realiza con límitesespecificados para detectar cambios deestado. Los datos se guardan en la me-moria para poder hacer análisis operacio-nales y estadísticos a largo plazo. La supervisión de la sensibilidad detectasi se produce una desviación entre elfuncionamiento real y el previsto, notifi-cándolo automáticamente al operador.Se realizan numerosos cálculos en tiem-po real con los datos adquiridos, quevan desde los cálculos simples del cau-dal de agua en las turbinas hasta cálculoscomplejos, por ejemplo, del potencial deregulación para un área de equilibrio.

Aplicaciones de control local

ABB proporciona una biblioteca de ele-mentos estándar para la supervisión localy para diferentes tipos de objetos y con-troladores de la central hidroeléctrica,concretamente para la plataforma 800xA.Estos elementos estándar han sido des-arrollados tras consultas con el personalde operación y mantenimiento. La biblio-

teca cubre todas las funciones,como control de objetos, nave-gación por pantallas, sistemade autorizaciones o gestión dealarmas y sucesos .El uso de elementos estándaracreditados simplifica el proce-so del diseño y consigue másseguridad, fiabilidad y calidad.Los elementos, compuestospor casillas con entradas ysalidas predefinidas, manejantoda la lógica de objetos co-mo, por ejemplo, indicaciones,gestión de fallos, recuento dearranques, etc. El programadorsólo ha de implementar lalógica externa para el proceso.El operador cuenta tambiéncon el apoyo de muchas fun-

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Innovative Engineering

Sydkraft Vattenkraft ha definido unanueva organización de trabajo y nuevasfunciones operativas para su personal.Mencionemos las siguientes:

Ingeniero de producción: su funciónconsiste en satisfacer la demanda degeneración a corto plazo (horizontesemanal). Este puesto está cubiertolas 24 horas del día y comprendeactividades de planificación y optimi-zación de la producción.Ingeniero de planta: su función prin-cipal es controlar el estado técnico de las centrales hidroeléctricas paramantenerlas operando eficientemente.Esta persona ha de planificar proacti-vamente para evitar tiempos muertosimprevistos y también es responsabledel control y optimización.Planificador hidroeléctrico: trabajapara optimizar el uso del agua conun horizonte temporal de un mes.Mantenimiento: todas las centralesson automáticas. Un contratista exter-no realiza el mantenimiento en coor-dinación con el ingeniero de planta.

Paquete de aplicacionesDe acuerdo con los requisitos y la pre-paración de los usuarios se instalanaplicaciones avanzadas que ofrecennuevas ventajas. Normalmente, un pro-grama empieza a operar con laimplementación inicial del sis-tema y se le añaden aplicacio-nes nuevas o actualizadas amedida que se van comerciali-zando. Estas aplicaciones sue-len ir acompañadas por con-tratos de soporte y servicio.

Aplicaciones de supervisiónProduction Optimization es elmódulo funcional encargado,además de la producción, dela optimización interactiva yautomática de la energía, apartir de los costes y de la dis-ponibilidad de las unidades.También proporciona simula-ción hidráulica para modelizarel flujo de agua a través de

ABB suministra componentes estándar para centraleshidroeléctricas.

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Display element

Dialogue displays(Faceplates)

Functionelements

M

Market adapted standard Library for:• Pumps• Motor operated valves• Controllers /Governors• Breakers

ciones. Cuando un objeto, co-mo una bomba o una válvula,no responde según lo previsto,se puede abrir en pantalla unarepresentación de la estaciónde trabajo del operador y exa-minar la lógica. Una lista de es-tados permite encontrar señalesy objetos según diversos crite-rios de búsqueda, por ejemplotodos los objetos que están enmodo manual. Los operadorespueden también informar alturno siguiente de cualquiermedida especial que hayan to-mado, simplemente añadiendomensajes en los objetos.

Solución de ABB

Sistema IT para la operación y

para planear la supervisión

ABB está ayudando a SydkraftVattenkraft con un sistemaintegrado de planificación yoperación, basado en NetworkManager™, para la generación de ener-gía hidroeléctrica. Las actividades operacionales (progra-mación, monitorización y control) se re-alizan desde dos centros separados decontrol: en Laholm (en el sur de Suecia)y Sundsvall (en el norte). El sistemacomprende nueve estaciones de trabajo,con un total de 34 terminales de panta-

lla. Los 12 servidores de aplicaciones sebasan en modernas estructuras cliente-servidor. Una configuración redundantegarantiza una alta disponibilidad .

Solución para centraleshidroeléctricasLa plataforma de Automatización Am-pliada 800xA, de ABB, se utiliza para

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modernizar centrales hidroe-léctricas. La central hidroeléc-trica Volsjöfors de Sydkraft(véase fotografía pequeña)consta de dos unidades, cadauna con una capacidad degeneración de 11 MW. Estaconfiguración de automatiza-ción es típica para centralesde tamaño medio.El regulador de las turbinas,basado en la larga tradiciónde ABB en el campo de la re-gulación, está implementadoen el sistema de control800xA. Se ha desarrollado unanueva biblioteca de regulado-res de energía hidráulicaaprovechando la gran flexibi-lidad del controlador PLCpara funciones específicas. El sistema puede funcionarcomo un regulador de turbinaautónomo convencional ocomo un controlador mixtode unidades y un reguladorde turbina en un controladorredundante o único.

Resumen de beneficiosEl nuevo sistema de optimiza-ción y el programa SCADAempleados para la supervisióny el control local de la centralhidroeléctrica proporcionanimportantes ahorros gracias auna óptima y eficiente explo-tación diaria de todos los re-cursos de producción hidro-eléctrica. Este óptimo funcio-namiento revertirá en un usomejor del agua y en tiemposmuertos menores. El control

automatizado garantiza que las centralesfuncionarán según el plan previsto.

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Innovative Engineering

Urban Nygren

Tommy Erkkilä

Folke Dahlfors

ABB Power Technologies

Utility Automation Systems

urban.nygren@se.abb.com

Instalación de Network Manager para Sydkraft Vattenkraft

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SCADA & Optimization

Process Communication

Servers (redundant)

SundsvallControl Center

Offices

OperatorsOperatorsOperatorsOperatorsOperators

LaholmControl Center

Offices

OperatorsOperatorsOperatorsOperatorsOperators

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Sydkraft Vattenkraft

Sydkraft Vattenkraft es unacompañía filial de Sydkraft AB,que pertenece al grupo E.On. La compañía es responsable detodos los recursos hidráulicosde la empresa sueca Sydkraft.La generación hidroeléctricarepresenta el 30% de la produc-ción total de electricidad de lacompañía. Sus 130 centrales,situadas en dos zonas (en el sury en el norte de Suecia), tienenuna capacidad instalada de2.500 MW y producen 11 TWhanuales.