Software Defined Networking in VANET

Existen distintas configuraciones de embarrado en función de la flexibilidad de operación deseada. Inevitablemente, al mejorar la flexibilidad y fiabilidad aumenta la aparamenta asociada y como consecuencia, su coste de instalación y mantenimiento.

A continuación se relacionan los principales tipos de embarrados empleados, destacando sus características principales, así como sus ventajas y posibles inconvenientes.

2.2.1 Barra simple – Interruptor sencillo

Todos los circuitos de la subestación se encuentran conectados a una misma barra. Puesto que el número de dispositivos es bajo y no ocupa un gran espacio, se trata de una solución económica, sencilla y fácil de proteger, siendo además su instalación sencilla de llevar a cabo.

Figura 2.1 – Barra simple - Interruptor sencillo

Por otro lado, esta configuración presenta un inconveniente básico, ya que para cualquier tarea de revisión o mantenimiento en la barra se debe poner fuera de servicio toda la instalación. En el caso de mantenimiento en el interruptor o conjunto interruptor-transformador, solo queda fuera de servicio el aparato afectado, lo que dejaría sin alimentación su circuito asociado.

Esta disposición no suele emplearse en las subestaciones principales, sino en redes radiales de escaso impacto como por ejemplo en zonas rurales. El hecho de disponer de una sola barra principal puede ocasionar paradas graves en caso de fallo en el interruptor o en la barra. Es necesario dejar sin tensión la subestación para la conservación o ampliación de la barra. Aunque el sistema de relés de protección es relativamente sencillo, la disposición de barra simple carece de flexibilidad y está expuesta a parada total.

2.2.2 Barra partida – Interruptor sencillo

Esta topología consiste en partir o interrumpir la continuidad de la barra mediante un dispositivo de corte como por ejemplo un interruptor o un seccionador.

Figura 2.2 – Barra partida - Interruptor sencillo

Esta solución permite separar las distintas fuentes alimentadoras. Suele ser una solución empleada en instalaciones de media tensión al tratarse de una disposición más segura y flexible que en el caso de Barra simple – Interruptor sencillo.

El mantenimiento de un elemento conectado a la barra dejaría sin servicio a la semibarra correspondiente, lo que representa el 50% de la instalación. En caso de falta en una de las líneas de alimentación a una de las semibarras, se puede cerrar el interruptor de acoplamiento, permitiendo así alimentar todos los circuitos de salida desde la otra línea de alimentación.

El seccionador de barra es un dispositivo que cobra especial importancia en este tipo de configuración.

2.2.3 Barra simple con baipás

Para evitar uno de los inconvenientes de la barra simple, se instala en paralelo con cada módulo un seccionador de baipás. Gracias a esto, en caso de tener que realizar mantenimiento en un interruptor, se puede dar servicio a la posición afectada a través del seccionador de baipás. Sin embargo esto representa una situación no deseada, ya que mientras el servicio esté cubierto por el baipás, la subestación se encuentra sin protecciones, y ante una perturbación dispararán los interruptores de cabecera de las líneas de alimentación.

En caso de producirse una falta en la línea con el baipás cerrado, se produciría la pérdida total del suministro.

Figura 2.3 – Barra simple con baipás

2.2.4 Barra simple con barra de transferencia

Esta disposición consiste en añadir una barra de transferencia al esquema de barra única. Se añade un interruptor de enlace de barras para unir la barra principal y la de transferencia.

Figura 2.4 – Barra simple con barra de transferencia

Cuando se retira un interruptor de servicio por mantenimiento, se sustituyen sus funciones por el interruptor de enlace de barras para no dejar sin tensión a ese circuito. A menos que se efectúe también transferencia en los relés de protección, los relés de barra de transferencia deben ser capaces de proteger las líneas de transporte o los generadores. Esta se considera una solución poco satisfactoria debido a la baja selectividad. Una solución más satisfactoria consiste en conectar la línea y los relés de las barras a los transformadores de intensidad situados en las barras. Con esta disposición, los sistemas de relés de la línea y de la barra no necesitan ser transferidos cuando se retira de servicio un interruptor del circuito para su mantenimiento, empleándose el interruptor de enlace de barras para mantener el circuito en tensión.

Si en alguna ocasión se pone fuera de servicio la barra principal por mantenimiento, no queda ningún interruptor de circuito para proteger los circuitos de alimentación. El fallo de cualquier interruptor o el fallo de la barra principal dejarían fuera de servicio a la subestación. Las maniobras con el sistema de barras principal y de transferencia pueden ocasionar errores del operador, daños y posible parada.

A pesar de solucionar bastantes de los problemas que arroja la topología de barra simple, con la barra de transferencia no se alcanzan los altos grados de seguridad

de servicio y flexibilidad requeridos actualmente por Red Eléctrica de España. Además se trata de un sistema más caro, pues consta de más dispositivos y necesita más espacio.

2.2.5 Doble barra

Este esquema emplea dos barras principales y cada circuito posee dos seccionadores de barras. Las dos barras se conectan mediante un interruptor de acoplamiento y cuando éste está cerrado permite transferir un circuito de una barra a la otra manteniendo la tensión mediante el accionamiento de los seccionadores de barras. El funcionamiento normal de esta topología es con el interruptor de acoplamiento abierto.

Figura 2.5 – Doble barra

Se puede operar con una barra alimentando a todos los circuitos o con cada barra alimentando a la mitad de los circuitos. Esta situación resulta equivalente a dos nudos diferentes. En el primer caso, la subestación quedaría fuera de servicio en el caso

de fallo en la barra o de interruptor. En el segundo, solo la mitad de los circuitos quedarían fuera de servicio.

En algunos casos, los circuitos funcionan conectados a las dos barras simultáneamente y el interruptor de acoplamiento está normalmente cerrado. Con este esquema se necesita un sistema de relés protectores muy sensibles para evitar la parada completa de la subestación en el caso de fallo de cualquiera de las barras.

Este tipo de configuración presenta el mismo número de dispositivos por circuito que la simple barra con baipás y la barra simple con barra de transferencia.

Las maniobras de seccionamiento se complican mucho, siendo posible que ocurran fallos del operario, daños y posible parada, aunque se intenta evitar con el uso de enclavamientos. La seguridad de servicio del esquema de doble barra es baja y por ello, esta disposición no se emplea normalmente en subestaciones importantes.

2.2.6 Doble barra con baipás

Consta de un doble juego de barras con un baipás en las posiciones de línea o de transformador, que puede alimentarse en cualquiera de las dos.

Presenta las ventajas de los esquemas anteriores: reparto de cargas y flexibilidad en las maniobras, lo que permite asegurar el servicio. Por el contrario, su montaje es más costoso y complicado, y de igual modo la realización de las maniobras más complejas.

En la figura 2.6 se muestra un esquema simplificado de dicha configuración, mostrando las conexiones entre barras.

Figura 2.6 – Doble barra con baipás

2.2.7 Doble barra con barra de transferencia

Este tipo de embarrado dispone de un doble juego de barras donde se conectan las líneas y transformadores, a través de los dos seccionadores, y de otros de baipás a la barra de transferencia.

El mayor inconveniente de esta tipología es que las maniobras son complicadas. En la figura 2.7 anterior se muestra un esquema simplificado de dicha configuración, mostrando las conexiones entre barras.

2.2.8 Doble barra con dos barras de transferencia

En esta configuración se duplican tanto las barras como los interruptores de cada circuito. Entre todas las configuraciones vistas, ésta es la que presenta la mayor seguridad, tanto por falta en barras como en interruptores. También brinda una gran libertad de operación, para trabajos de revisión o de mantenimiento.

Con el fin de lograr la mayor seguridad, cada circuito se conecta a ambas barras, debiendo permanecer ambas energizadas. En algunos casos los circuitos se puede separar en dos grupos, conectando cada uno a una barra. En tal condición la falta en una de las barras interrumpe el servicio de todo lo que está conectado a ella, perdiéndose la seguridad que brinda la operación normal y no quedando justificado el coste extra que supone con respecto a una doble barra.

En la figura 2.8 se muestra un esquema simplificado de dicha configuración, mostrando las conexiones típicas entre las líneas y barras.

Representa la más costosa de todas las configuraciones a expensas de su seguridad desde el punto de vista del suministro, por lo que su implementación en un caso particular debe estar sobradamente justificada.

Figura 2.8 – Doble barra con dos barras de transferencia

2.2.9 Interruptor y medio

La disposición de interruptor y medio tiene tres interruptores en serie entre las barras principales. Dos circuitos están conectados entre los tres interruptores, de aquí el nombre de interruptor y medio.

Esta disposición se repite a lo largo de las barras principales, de manera que para cada circuito se emplea interruptor y medio. En condiciones normales de trabajo, todos los interruptores están cerrados y las dos barras están en tensión. Se desconecta un circuito abriendo los dos interruptores que le corresponden. Si falla el interruptor de enlace, quedará otro circuito fuera de servicio, pero no se producirá la pérdida adicional de un circuito si el disparo de una línea incluye el fallo de un interruptor de barra.

Figura 2.9 – Interruptor y medio

Cualquiera de las dos barras puede quedar fuera de servicio en cualquier momento sin interrumpir el suministro. Con los generadores colocados enfrente de los centros de consumo, se puede trabajar con ambas barras fuera de servicio. El mantenimiento de los interruptores se puede hacer sin pérdida de servicio, sin cambios en los relés y mediante una maniobra sencilla en los seccionadores de los interruptores. La disposición de interruptor y medio es más cara que las otras, excepto para el caso del esquema de Doble barra – Interruptor doble y Doble barra con dos barras de transferencia. Sin embargo, es superior en flexibilidad, regularidad y seguridad. Los

sistemas de relés de protección son más complejos si se comparan con las otras disposiciones. Se podría considerar una solución intermedia entre la Doble barra y Doble barra – Interruptor doble.

2.2.10 Doble barra – Interruptor doble

La disposición de doble barra con doble interruptor tiene dos interruptores por cada circuito. Normalmente, cada circuito está conectado a las dos barras. En algunos casos, la mitad de los circuitos pueden trabajar con cada barra. En este caso, el fallo de una barra o interruptor ocasionaría la pérdida de la mitad de los circuitos. El emplazamiento de las barras principales debe ser tal que se evite el paso de los fallos a ambas barras. El empleo de dos interruptores por circuito hace que esta disposición sea costosa. Sin embargo, cuando todos los circuitos están conectados para poder funcionar con ambas barras, el grado de seguridad de servicio es elevado.

Este sistema es usado generalmente en media tensión por el precio de los interruptores. En la práctica, las líneas no disponen de un doble interruptor, sino que existen uno o varios interruptores de reserva, lo que permite sustituir un interruptor que se quiera revisar o reparar por uno de reserva.

2.2.11 Triple barra

Se emplea frecuentemente para instalaciones con muy altas tensiones. El sistema comprende dos juegos de barras principales y un juego auxiliar. Cada juego de barras tiene su protección diferencial independiente para evitar la desconexión total de la subestación. En caso de fallo, los juegos de barras principales permiten que la mitad de las líneas se conecten a un juego y la otra mitad al otro. Las barras auxiliares sirven para que el interruptor de acoplamiento pueda sustituir la operación de cualquier interruptor del circuito.

Esta solución permite dar mantenimiento o reparación a cualquier interruptor sustituyéndolo por el de acoplamiento sin alterar el suministro de energía.

2.2.12 Anillo

En el esquema en anillo, los interruptores están dispuestos con los circuitos conectados entre ellos. Cada calle sale de entre dos interruptores. Hay por tanto el mismo número de circuitos que de interruptores. Durante el funcionamiento normal, todos los interruptores están cerrados. Cuando se presenta un fallo en un circuito, se disparan dos interruptores contiguos a la calle donde ha ocurrido la falta y si uno de los interruptores no funciona, para aislar el fallo, se dispara un interruptor adicional por la acción de los relés de protección de fallo de interruptor, lo que supone la pérdida de uno de los circuitos contiguos, es decir, se dispara el siguiente por orden.

Durante el mantenimiento de un interruptor, el anillo queda roto pero todas las líneas siguen en servicio. Los circuitos conectados al anillo están dispuestos de forma que los circuitos de generación se alternen con los de carga. Cuando se produce una parada prolongada, puede abrirse el seccionador de línea y cerrarse el anillo. No son precisos cambios en los relés de protección para distintas condiciones de trabajo ni durante el mantenimiento.

El esquema de barra circular es de bajo coste, posee buena regularidad de servicio, es seguro y flexible y normalmente se considera adecuado para subestaciones importantes hasta un máximo de cinco circuitos. El sistema de relés de protección es más complejo que en el caso de los esquemas anteriores. Es una práctica común construir las subestaciones importantes inicialmente en anillo, para convertirse posteriormente en el esquema de interruptor y medio.

La configuración en anillo tiene el inconveniente de ser de difícil ampliación, además de quedar abierta ante el disparo de cualquiera de sus circuitos. Para evitar estos inconvenientes se pueden añadir interruptores intermedios que permitan la formación de subanillos, además de permitir su ampliación en cualquier dirección. Sin embargo, el aumento de interruptores encarece la subestación.