¿Por qué es difícil aislar secciones de la red eléctrica para evitar fallas en cascada?

Answer 1

La rejilla está diseñada para ser N-1 segura. Eso significa que puede manejar la pérdida de cualquier componente y seguir funcionando sin interrupciones en el servicio. Cualquier cosa más allá de N-1 como N-2, N-3, etc. es un juego de azar. Puede o no derribar la cuadrícula (pensé que probablemente lo hará). Como la red opera en tiempo real, cualquier respuesta debe ocurrir rápidamente. La corriente alterna tiene un ciclo cada 1/60 de segundo. Una vez que ocurre un evento en la grilla, la dinámica del sistema hará que responda dentro de varios ciclos, digamos aproximadamente 3/60 de segundo. Ese marco de tiempo es increíblemente pequeño y demasiado pequeño para que un humano lo note. La red tiene sistemas automatizados para protegerse en caso de una contingencia. Si una línea está sobrecargada o el voltaje es demasiado alto o bajo, los relés de protección aislarán los componentes para protegerlos de daños.

Si la red perdiera algún componente del sistema, estaría seguro de la seguridad de la red, ya que fue diseñada para manejar tal situación. La pérdida de cualquier componente ha sido probada y validada en muchos estudios de flujo de energía. El estudio aplica la contingencia y verifica que nada se sobrecarga después de que se pierde el elemento. Pero para verificar la pérdida de más de un elemento, hay un aumento exponencial en el número de escenarios para verificar. Para probar cada dos posibles combinaciones de elementos, entonces tres, los cuatro, etc. requerirían demasiado tiempo y potencia.

Por lo tanto, para actuar en tiempo real, una vez que se pierden dos elementos, habría que hacer un flujo de energía y luego analizarlo para determinar cómo mitigar cualquier sobrecarga que resulte. Este proceso puede llevar horas o días, mientras que la cuadrícula se colapsa en el orden de segundos. Se necesita tiempo para tratar de resolver el flujo de energía y una sola simulación probablemente ni siquiera terminaría cuando la cuadrícula colapsó.

Para realizar simulaciones en tiempo real, análisis, toma de decisiones y acciones correctivas, se necesitarían grandes cantidades de potencia de procesamiento junto con el software de gestión de red automatizado.

Answer 2

Cuando se corta la energía de manera sistemática, generalmente se debe a que los sistemas de detección son tan buenos, no al revés. Los sistemas SCADA (control de supervisión y adquisición de datos) han existido durante décadas, proporcionando información en tiempo real sobre el estado de las líneas de transmisión.

Las redes eléctricas representan una interacción muy compleja entre millones de generadores, líneas de transmisión, líneas de distribución y consumidores, cada uno de los cuales debe mantenerse en equilibrio segundo a segundo.

Cuando las cosas se desequilibran en un área determinada, debido a una caída inesperada o una sobrecarga de energía, los sistemas SCADA generalmente pueden detectar la caída / tensión del voltaje y desconectar un circuito. Sin embargo, si hay un evento lo suficientemente grande, apagar un circuito hará que el voltaje en las líneas conectadas se desequilibre peligrosamente. Para evitar esto, los sistemas de control de la red tendrán que cerrar circuitos adicionales, lo que a su vez crea la necesidad de apagar los circuitos de nivel superior y, por lo tanto, vemos un apagón en cascada.

Hay compensaciones al tener una red muy conectada e interdependiente. La mayoría de las veces es un sistema muy eficiente, pero a veces todo puede funcionar de una vez.