Fujitsu y Chugoku Electric Power Transmission & Distribution Co., Inc. (en adelante Chugoku Electric Power T&D) han anunciado la finalización con éxito de las pruebas conjuntas para verificar la aplicación práctica de los datos ambientales (condiciones del viento) (1) en el mantenimiento de la infraestructura de transmisión de energía. A través de las pruebas, las dos empresas pretenden realizar la dynamic line rating (DLR) (2), una prometedora tecnología de redes eléctricas de próxima generación, y utilizar drones para mejorar el mantenimiento de las instalaciones de transmisión de energía.
En el marco de su «Carbon Neutrality Promotion Plan» (3), Chugoku Electric Power T&D está promoviendo activamente iniciativas de neutralidad de carbono en su negocio. A través de esta cooperación, Fujitsu y Chugoku Electric Power T&D acelerarán los esfuerzos de las empresas de transmisión y distribución para ampliar la instalación de sistemas de energía renovable, incluyendo la energía solar y eólica. En última instancia, los socios pretenden ayudar a las empresas de servicios públicos a desarrollar tecnologías de control de la red para adaptar sus sistemas de energía (4) a los estándares de generación de energía de próxima generación para lograr la neutralidad del carbono en 2050 (5).
Antecedentes
El mantenimiento y la inspección regulares desempeñan un papel esencial para mantener un suministro estable de electricidad en las instalaciones de transmisión de energía. Sin embargo, este trabajo de mantenimiento requiere un tiempo considerable y una gran fuerza de trabajo, y a medida que el número de trabajadores del sector sigue disminuyendo, crece la demanda de soluciones de seguridad inteligente (6) que aprovechen tecnologías como los drones y otras medidas innovadoras para mejorar la eficiencia de las operaciones de seguridad para garantizar un entorno operativo seguro en las instalaciones críticas.
Para ello, Chugoku Electric Power T&D está utilizando drones para realizar inspecciones e identificar defectos en sus instalaciones. Sin embargo, siguen existiendo ciertos retos, como la forma de hacer un uso eficaz de los drones en condiciones difíciles, como zonas con vientos inusuales o situadas en terrenos escarpados. Una posible solución a estos problemas se centra en la obtención de datos ambientales precisos en tiempo real (condiciones de viento) en las proximidades de las líneas de transmisión eléctrica.
Para resolver estos problemas, Fujitsu y Chugoku Electric Power T&D realizaron pruebas conjuntas utilizando la tecnología de conversión de datos propiedad de Fujitsu para convertir los datos de vibración del cable óptico de tierra (en adelante OPGW) (7) adquiridos mediante la tecnología de detección de fibra óptica (8) en OPGW para las líneas de transmisión eléctrica.
Como esto permite la adquisición eficiente y precisa de datos ambientales (condiciones del viento) en las proximidades de una amplia gama de instalaciones de transmisión de energía, los operadores de transmisión de energía pueden aplicar estos datos a sus patrullas de inspección utilizando DLR y drones para, en última instancia, ampliar el uso de la energía renovable y mejorar aún más el mantenimiento de las instalaciones de transmisión de energía.
Esquema de las pruebas de campo
1. Visión general
Fujitsu y Chugoku Electric Power T&D instalaron equipos en subestaciones y otras instalaciones gestionadas por Chugoku Electric Power T&D que incluían un dispositivo de medición de fibra óptica para la vibración OPGW y un ordenador de cálculo para medir los datos de vibración en milisegundos a intervalos de varios metros en una longitud de 70 kilómetros. Basándose en los datos de vibración, las dos empresas aprovecharon la tecnología de conversión de datos de Fujitsu para estimar los datos ambientales (condiciones del viento) y las temperaturas de las líneas de transmisión, y realizaron pruebas para aplicar estos datos al apoyo de las operaciones con drones y al DLR (Figura 1).
2. Periodo: Del 1 de septiembre de 2021 al 30 de septiembre de 2022.
3. Lugar de la prueba: Tres líneas de transmisión de energía en la región japonesa de Chugoku (prefecturas de Shimane, Hiroshima y Yamaguchi) de Chugoku Electric Power T&D.
4. Contenido y resultados de la verificación.
(1) Verificación de la tecnología de conversión de datos para determinar si se puede volar un dron
– Comparación de los datos ambientales (condiciones de viento) obtenidos mediante la conversión de los datos de vibración del OPGW con los datos de medición reales de un anemómetro instalado en el lugar (confirmación satisfactoria de que los dos datos coincidían en general (figura 2).
– Los ensayos mostraron que la tecnología puede ayudar a los trabajadores a determinar si un dron puede volar o no y a seleccionar una ruta de vuelo teniendo en cuenta las condiciones del viento; la tecnología puede, por tanto, mejorar la seguridad de las patrullas de inspección con drones y mejorar el trabajo de mantenimiento en las instalaciones de Chugoku Electric Power T&D (9).
(2) Verificación de la aplicación a la clasificación dinámica de líneas para ampliar la capacidad de transmisión
– Los ensayos demostraron que la tecnología podía aplicarse con éxito a la DLR, que permite estimar con precisión la temperatura de las líneas de transmisión a partir de unas condiciones meteorológicas siempre cambiantes; un funcionamiento dinámico de la capacidad de transmisión demostró ser eficaz para ampliar el uso de las energías renovables (10).
– La tecnología permite estimar en tiempo real los datos ambientales (condiciones del viento) en toda la zona próxima a las líneas de transmisión, que son los principales factores de los cambios de temperatura de las líneas de transmisión.
(3) Creación y verificación del funcionamiento de un sistema prototipo para la implantación empresarial
– Creación de un sistema prototipo por parte de Fujitsu para apoyar las operaciones avanzadas de la red de transmisión y visualizar varios tipos de datos (datos ambientales (condiciones del viento) y temperaturas de la línea de transmisión) obtenidos durante las pruebas de campo en un mapa.
– Comprobación satisfactoria de que el sistema permite el DLR basado en los datos visualizados y puede ayudar a los operadores a juzgar si deben o no volar drones.
Planes futuros
En el futuro, las dos empresas promoverán el desarrollo de un sistema avanzado de apoyo a la operación de la red de transmisión para utilizar los datos ambientales (condiciones del viento) y los datos de la temperatura de la línea de transmisión para operar de forma flexible la capacidad de transmisión utilizando clasificaciones dinámicas y mejorar las operaciones de mantenimiento utilizando drones.
Las dos empresas seguirán promoviendo la transformación digital (DX) en el sector de la energía eléctrica para resolver los problemas sociales, incluidas las reformas operativas y la realización de un suministro energético sostenible.
Chugoku Electric Power T&D continuará mejorando sus operaciones utilizando tecnologías de vanguardia para lograr una calidad energética y empresarial que cumpla con las expectativas de los clientes y responda a la diversificación de los patrones de uso de la red. Chugoku Electric Power T&D seguirá contribuyendo a la expansión de las energías renovables para lograr la neutralidad del carbono en 2050.
Fujitsu está promoviendo una gestión basada en los datos para promover un cambio ágil hacia la «nueva normalidad» como parte de su visión de los «Cambios Digitales», un Área de Enfoque Clave bajo la cartera de Fujitsu Uvance para realizar un futuro sostenible.
Notas
[1] Datos ambientales: Conjunto de datos que estiman las condiciones ambientales (condiciones de viento, etc.) de un cable de tierra óptico compuesto de fibra óptica (OPGW) y sus alrededores.
[2] Dynamic line rating: Tecnología para operar con flexibilidad la capacidad de transmisión de las instalaciones de transmisión y transformación.
[3] Chugoku Electric Power T&D «Plan de promoción de la neutralidad del carbono: Hacia las redes eléctricas de próxima generación» : https://www.energia.co.jp/nw/press/2021/13581.html (en japonés).
[4] Sistemas de energía : Una serie de instalaciones y sistemas de energía eléctrica que constan de «transmisión», «transformación» y «distribución» para suministrar electricidad desde las centrales eléctricas a los clientes.
[5] Neutralidad del carbono : Equilibrio entre las emisiones y las eliminaciones de gases de efecto invernadero; en octubre de 2020, el gobierno japonés declaró que aspirará a la neutralidad del carbono (reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a cero) para 2050.
[6] Seguridad inteligente : Mediante la introducción de nuevas tecnologías en el campo de la seguridad eléctrica, como los sensores IoT, la IA y los drones, se está tratando de mantener y mejorar la seguridad al tiempo que se mejora la productividad. Referencia: Ministerio de Economía, Comercio e Industria de Japón – «Smart Industrial Safety «: https://www.meti.go.jp/shingikai/safety_security/smart_hoan/denryoku_anzen/index.html (en japonés)
[7] OPGW : Optical Ground Wire; una instalación en la que un cable de fibra óptica se incorpora a un cable aéreo de tierra para proteger las líneas de transmisión de los rayos.
[8] Tecnología de detección de fibra óptica : Una tecnología que permite medir en tiempo real cómo vibran los cables de fibra óptica introduciendo luz de pulso láser específica en los cables de fibra óptica para las comunicaciones y midiendo los cambios y componentes de la luz, como la luz retrodispersada. Para la medición se utiliza un dispositivo de medición específico y un ordenador de cálculo que procesa los datos.
[9] Los ensayos demostraron que la tecnología utilizada en esta prueba de demostración era adecuada para adquirir datos de forma eficaz y precisa incluso en zonas montañosas con condiciones de viento complejas.
[10] Se especificaron la tensión de transmisión, el grosor de la línea de transmisión y las condiciones meteorológicas (velocidad del viento de 0,5 m/s (metros por segundo), radiación solar de 1.000 W/m2 (vatios por metro cuadrado) y temperatura exterior de 40 °C) para determinar los límites superiores (capacidad de transmisión) bajo los cuales las líneas eléctricas pueden conducir la electricidad.
Para estimar la temperatura de la línea de transmisión, los datos ambientales (condiciones de viento) estimados en los contenidos y resultados de la verificación (1) , la cantidad de radiación solar y la temperatura del aire exterior medidos por varios sensores instalados en la torre, y el valor de la corriente que fluye realmente por la línea de transmisión se convirtieron en datos de temperatura como parámetros, y se estimó la temperatura de la línea de transmisión; las temperaturas de las líneas de transmisión se midieron con cámaras termográficas de infrarrojos para confirmar la exactitud de los datos.
