 Revista Advance Latinoamericana, número 4, año 2006
Modernización de una central hidroeléctrica.
Los reguladores potencia / frecuencia de las cuatro unidades generadoras y el control de potencia activa de la central hidroeléctrica de Alicurá, ubicada sobre el río Limay en la provincia de Río Negro, Argentina, necesitaban ser modernizados debido a la obsolescencia de la electrónica original provista por el fabricante de las turbinas hidráulicas. De todas las ofertas recibidas para la ejecución del proyecto, Hidroeléctrica Alicurá S.A. optó por la de Ingelsud Automatización y Control, integrador de Siemens.
Por tratarse de una propuesta de arquitectura abierta basada en PLC´s de la línea S7-300 y paneles de operación TP170, todos los PLC´s y paneles están comunicados por medio de un bus MPI. Por medio de este bus, el PLC de cada regulador intercambia los datos necesarios con el PLC de control conjunto. Recibe del control conjunto la consigna correspondiente a esa unidad cuando la misma participe de la distribución de la consigna conjunta de planta, y devuelve al control conjunto información sobre el valor de consigna actual, la velocidad actual medida en el eje, el estado del interruptor de la unidad, y bits de alarma y diagnóstico. Esta comunicación es monitoreada en ambos sentidos por medio de un “watch-dog” para alertar en caso de interrupción de la misma.
A su vez, el PLC de control conjunto comunica con el Scada de planta por medio de un enlace punto-a-punto bajo protocolo Modbus. A través de este enlace, el PLC de control conjunto actúa de “Gateway” o puente de comunicaciones entre los PLC´s de los reguladores y el sistema Scada a efectos de transferir a éste último las alarmas y los estados de aquellos.
La alta confiabilidad de estos equipos, cuya estadística de tiempo medio entre fallas es mayor a las 150.000 horas, permitió su utilización en configuración no redundante manteniendo un alto grado de disponibilidad de la instalación controlada.
Descripción general del regulador
El regulador trabaja en dos modalidades diferenciadas:
- como regulador de velocidad, cuando la máquina opera en vacio
- como regulador de potencia, cuando la máquina opera bajo carga
En el primer caso, el regulador recibe una consigna de velocidad preajustada por cronograma en 150 rpm (correspondiente a velocidad nominal o sincrónica de la máquina), la cual a su vez puede ser modificada por el operador. El valor es así mismo modificado por el sistema de sincronismo automático de la unidad generadora, durante la fase de sincronización para la entrada en paralelo, para permitir acompasar la velocidad de rotación a la impuesta por el valor de la frecuencia de red existente en ese momento. Además, el regulador recibe como valor medido del proceso la velocidad de rotación de la máquina, medida a través de dos señales independientes provenientes de pick-ups magnéticos ubicados sobre una corona dentada solidaria al eje de rotación. Una de las señales de velocidad se toma como primaria mientras que la otra se utiliza como valor para monitorear la primera.
Ni bien se produce el cierre del interruptor de la unidad, el regulador conmuta a modo regulador de potencia. Con el pasaje de un modo a otro vienen conmutados los parámetros de ajuste críticos del regulador tales como las ganancias proporcionales, integrales y derivadas.
La conmutación de los valores de consigna (velocidad a potencia), de los valores medidos y de los parámetros del regulador tienen lugar sin alteraciones o cambios bruscos en el valor de salida del regulador.
En modo de regulador de potencia el regulador recibe como valor medido la lectura de la potencia activa de la unidad, la cual es tomada a través de dos transductores independientes con señal de salida 4.20 mA. Una de las señales de potencia se toma como primaria mientras que la otra se utiliza como valor para monitorear la primera.
En modo de control de potencia existen a su vez dos sub-modos de trabajo:
- control de consigna en modo individual
- control de consigna en modo conjunto
Con control de consigna en modo individual, el regulador recibe una consigna de potencia ajustable por el operador.
Con control de consigna en modo conjunto, el regulador recibe una consigna de potencia digitalizada proveniente del PLC de control conjunto a través del Bus MPI (Multi-Point-Interface), que comunica el PLC de cada uno de los cuatro reguladores con el PLC de control conjunto. Dicha consigna es calculada en el PLC de control conjunto de acuerdo a una consigna global de ajuste de potencia válida para toda la central.
El pasaje de un modo de control de consigna a otro es controlado por una señal cableada al PLC del regulador que se utiliza para dicha selección (“individual/conjunto”).
Tanto en modo de regulación de velocidad como en modo de regulación de potencia, la variable de salida del regulador es conducida por medio de una salida analógica a la válvula piloto XDCR del sistema de servomotores hidráulicos por medio de una señal analógica de +/- 10 VCC. Los servomotores hidráulicos gobiernan finalmente la posición de los álabes del distribuidor de agua a la entrada de la turbina hidráulica.
Resultados
Las obras de reemplazo se llevaron a cabo durante cuatro fines de semana sucesivos para evitar indisponer las unidades generadoras en días de alta demanda de energía. Tanto los reguladores como el control conjunto de potencia activa entraron en servicio dentro de los cronogramas previstos. Los resultados obtenidos superaron las expectativas de Hidroeléctrica Alicurá S.A., ya que los nuevos reguladores eliminaron totalmente los errores en los valores consignados (problema recurrente con la tecnología precedentemente utilizada), y mejoraron notoriamente la dinámica del lazo de regulación primaria potencia-frecuencia durante el funcionamiento de la unidad en paralelo con la red de 500 KV (Sistema Interconectado Nacional).
Cabe destacar la participación del Ing. Horacio Schiratti responsable de la empresa Ingelsud, líder en Argentina en soluciones de automatización y principalmente en centrales hidráulicas.
|
