FACTS: Descripción General.

Los sistemas de transmisión y distribución de las empresas eléctricas han comenzado un período de cambio, debido principalmente a la creciente demanda de energía eléctrica, la apertura de los mercados, así como el desarrollo en la electrónica de potencia, microprocesadores y comunicaciones en general.

En la actualidad los sistemas de potencia presentan un gran nivel de interconexiones debido  a las ventajas que éstas representan, como son la posibilidad de poder suministrar energía  eléctrica a los centros de carga al mínimo costo con la confiabilidad requerida, tener  asistencia mutua en emergencias, y coordinación de la operación de todas las unidades  generadoras participantes. Sin embargo, esto ha traído como consecuencia un crecimiento excesivo de los sistemas de potencia haciendo que estos sean cada vez más difíciles de  controlar y por lo tanto, pueden ser menos seguros, conducir grandes flujos de potencia con  control inadecuado, tener exceso de potencia reactiva en varias zonas del sistema, grandes  oscilaciones dinámicas entre diferentes partes del sistema, y así el potencial de transmisión  no siempre se puede utilizar al cien por ciento. Aunado a esto, el costo de las líneas de  transmisión, así como las dificultades que representa su construcción, limitan la  disponibilidad y el crecimiento de la capacidad de generación. Además, en un sistema de  transmisión complejo, la potencia entre una estación generadora y los centros de carga fluye a través de numerosas líneas, éste fenómeno se conoce como flujo en anillo o flujo  por rutas paralelas. En un mercado de servicio eléctrico desregulado, éste fenómeno causa  problemas en las empresas eléctricas ya que la energía eléctrica no fluye basada en leyes  económicas, por lo tanto, el manejo de la transmisión de energía es de principal interés para  el establecimiento de una competencia real en el mercado eléctrico [1].

Tradicionalmente las principales acciones de control en un sistema de potencia, tales como  el cambio de taps de los transformadores, o la conmutación de la corriente, se han llevado a  cabo a través de dispositivos mecánicos. En la actualidad, hay una gran utilización de  dispositivos microeléctronicos, computadoras y comunicaciones de alta velocidad para el  control y protección de los sistemas de transmisión; sin embargo, cuando las señales de  operación se envían a los circuitos de potencia, y se toma la acción de control final, los  dispositivos de conmutación mecánicos presentan una respuesta lenta. Otro problema con  los dispositivos mecánicos es que el control puede fallar, ya que estos tienden a desgastarse  con rapidez respecto a los dispositivos estáticos. De tal forma que la falta de controles  rápidos y confiables puede resultar en:

• Problemas de estabilidad

• Flujo de potencia por líneas no deseadas

• Flujo indeseable de reactivos

• Salidas en cascada como consecuencia de los grandes tiempos de restauración

• Mal aprovechamiento de la capacidad de transmisión.

Así, desde un punto de vista de operación dinámica y de estado estacionario, el sistema  puede tornarse incontrolable.

Sistemas de transmisión flexibles de CA.

El desarrollo de la electrónica de potencia ha conducido al desarrollo e implementación de  dispositivos que realizan las mismas funciones que los mecánicos, pero con una mayor  velocidad de operación y menos problemas técnicos. La filosofía de los sistemas de  transmisión flexibles de C.A. (FACTS), desarrollada a finales de los 80s, es el uso de  dispositivos basados en tiristores para controlar el flujo de potencia en una línea de  transmisión, esto permite utilizar las líneas cerca de sus límites térmicos y/o forzar los flujos de potencia por rutas determinadas. Debido a la rapidez en su operación, estos  dispositivos también pueden ser utilizados para controlar problemas dinámicos del sistema.  De acuerdo al IEEE la definición de estos dispositivos es la siguiente [2]:

“Sistema de transmisión de corriente alterna que incorpora controladores estáticos  basados en electrónica de potencia para mejorar la controlabilidad e incrementar la  capacidad de transferencia de potencia.”

El concepto de FACTS es nuevo, no obstante, incluye a los compensadores estaticos de  VAR’s, los cuales han sido utilizados desde los anos 70. De hecho, fueron utilizados por  primera vez en el control de un sistema de transmisión de C.A. en 1978 [3] en un proyecto  conjunto de EPRI y la Minnesota Power and Light. Sin embargo, para algunos  controladores FACTS que estan emergiendo actualmente no se tiene la experiencia con la  que se cuenta con otros dispositivos teniendo como consecuencia los riesgos asociados a la  nueva tecnología. A pesar de esto, la mayoría de los controladores FACTS tienen muchas  características en comun con aquellos que ya han sido probados, lo cual es un gran apoyo  para la utilización de los mismos.

La tecnología de FACTS abre nuevas oportunidades en el control de la potencia y el  incremento de la capacidad disponible, ya que la posibilidad de controlar la corriente a  través de una línea a un costo razonable, permite incrementar la capacidad de las líneas  existentes. Esto se puede lograr debido a que estos dispositivos tienen la capacidad de  manejar parámetros que actualmente restringen a los sistemas eléctricos de potencia  (impedancia serie y shunt, ángulo de fase, oscilaciones a frecuencia subsíncronas),  permitiendo además operar las líneas de transmisión cerca de sus límites térmicos, lo que  anteriormente no era posible sin violar las restricciones de seguridad del sistema.

Asimismo, el desarrollo de estos dispositivos también ha tenido repercusiones importantes  en el aspecto económico de las compañías suministradoras, debido al ambiente competitivo  actual (desregulación). El potencial de esta tecnología se basa en la posibilidad de controlar  la ruta del flujo de potencia y la habilidad de conectar redes que no estén adecuadamente  interconectadas, dando la posibilidad de comerciar energía entre agentes distantes lo que  antes era muy difícil.

Mayo 02, 2009 -JMRA