La distribución horaria en el sector energético

Importancia de la sincronización temporal en la gestión de la energía

La sincronización temporal desempeña un papel central en la gestión y la operación de las redes eléctricas modernas. De hecho, una gran precisión temporal es imprescindible para diferentes operaciones críticas:

• Coordinación: Los operadores de red utilizan relojes sincronizados para coordinar las operaciones en la red entera. Por ejemplo, la activación de los relés de protección en caso de defecto debe alcanzar una precisión de milisegundos para aislar la parte dañada de la red sin afectar a las demás.
• Análisis: Cuando ocurre un evento inesperado, su análisis requerirá marcas de tiempo precisas. Unos sensores registran datos sobre fluctuaciones e interrupciones, lo que permite a los ingenieros determinar la causa de una avería o de un evento anormal, al utilizar información temporal.
• Gestión: Los proveedores de energía utilizan sistemas de gestión que necesitan una sincronización horaria precisa para llevar a cabo varias tareas: la facturación, pero también la optimización de la distribución y del consumo de energía. Esto ayuda a reducir les pérdidas y a mejorar la eficacia global de la red.

Las principales técnicas de sincronización utilizadas

La distribución horaria se basa en varias tecnologías y protocolos, para asegurar una sincronización precisa. Algunos de los más utilizados son:

• GPS (Global Positioning System): Los relojes sincronizados por GPS se suelen utilizar en las redes eléctricas para proporcionar una hora de referencia precisa. El GPS ofrece una precisión de microsegundos, lo que es suficiente para la mayoría de las aplicaciones energéticas. El sistema GPS se basa en una constelación de satélites y un conjunto de receptores terrestres. Estos satélites emiten señales que contienen datos sobre su posición y la hora precisa. El GPS está disponible en el mundo entero y sistemas equivalentes han sido desarrollados por varios agentes estatales.
• PTP (Precision Time Protocol): El protocolo PTP definido por la norma IEEE 1588 permite sincronizar relojes en una red local con gran precisión. Resulta particularmente útil en entornos en los que se requiere una sincronización muy precisa (para los análisis de averías por ejemplo). El PTP está disponible en numerosos modelos de servidores de tiempo. Encontramos los perfiles PTP IEC61850 9-3 e IEEE C37.238 que aseguran una fiabilidad e interoperabilidad óptima para los sistemas de producción eléctrica.
• NTP (Network Time Protocol): Aunque ofrece menos precisión que el PTP, el NTP se utiliza ampliamente para sincronizar los relojes en una red informática. Ofrece un nivel de precisión suficiente para numerosas aplicaciones industriales y comerciales. NTP es un protocolo basado en UDP, definido en su última versión (4) por la RFC 5905. Existe una versión simplificada de NTP, llamada SNTP (para Simple NTP).
• IRIG: Los códigos horarios IRIG, desarrollados por el grupo Inter-Range Instrumentation Group se utilizan ampliamente en las aplicaciones militares y civiles. El código IRIG-B se suele usar en el marco de la distribución de electricidad.

Ninguna de estas técnicas es mejor que las demás: cada una tiene sus ventajas, pero también sus requisitos. Estos requisitos incluyen:

• Los problemas de interferencia: Se trata de un desafío propio a las señales GPS, que pueden verse alteradas por condiciones atmosféricas o interferencias deliberadas. Para mitigar este problema, los sistemas de distribución horaria suelen integrar fuentes de tiempo redundantes y algoritmos de corrección de errores (ver nuestro artículo al respeto).
• Una latencia excesiva: La latencia en las redes de comunicación puede alterar la precisión de la sincronización. Un protocolo como el PTP compensa esta latencia al ajustar los relojes continuamente en función de los retrasos observados. Entonces, hace falta equiparse con servidores de tiempo y equipos adecuados.
• La degradación física de los equipos: Los relojes y dispositivos de sincronización deben ser robustos y fiables para funcionar en entornos industriales «hostiles». Puesto que las averías y destrucciones accidentales no se pueden evitar, hace falta utilizar un principio de redundancia al diseñar los sistemas de sincronización. Un protocolo como NTP es particularmente adecuado en este contexto, puesto que se elige un reloj de referencia robusto como fuente de tiempo.

Ejemplos de aplicaciones en el sector de la energía

He aquí algunos ejemplos de aplicaciones reales, uno para cada aspecto importante del sector energético (coordinación, análisis, y gestión).

• Coordinación: los sincrofasores. Se trata de unidades de medición de fase que, combinadas al sistema GPS, permiten cartografiar los flujos de energía en una red eléctrica, varias decenas de veces por segundo. Estas mediciones son imprescindibles para crear redes eléctricas inteligentes.
• Análisis: reconstrucción de eventos. La mayoría de las veces, la red de distribución de electricidad funciona sin fallar. Pero a veces, ocurre una avería que puede generar una cascada de averías y de fallos. Por ejemplo, es lo que ocurrió en Norteamérica en 2003, costando casi 6.000 millones de dólares. Para rastrear la cadena de acontecimientos e implementar correcciones para el futuro, se necesita una referencia temporal común a todos los acontecimientos.
• Gestión: facturación. La mayoría de los proveedores ofrecen tarifas diferentes según los horarios (concepto de horas valle). Para garantizar una facturación exacta en este contexto, es necesario tener relojes precisos.

La distribución horaria en el sector energético es un componente crítico para asegurar el funcionamiento eficaz y fiable de las redes eléctricas modernas. Hoy en día, existen todos los elementos técnicos necesarios para asegurar una gestión del tiempo eficaz en este contexto, lo más difícil siendo para las organizaciones elegir las tecnologías que mejor se adapten a sus necesidades.