Uso de la simulación del sistema eléctrico para mejorar la seguridad y la confiabilidad

Si ha estado siguiendo mi serie de blogs, es posible que haya notado un hilo común: los datos impulsan la toma de decisiones efectiva. Ya sea que esté actuando sobre la sostenibilidad, la eficiencia energética, la resiliencia eléctrica, la seguridad o cualquier otro aspecto de la mejora de las operaciones, los datos son la materia prima del análisis. Y las herramientas analíticas que convierten los datos en información procesable son cada vez más inteligentes.

En una publicación anterior, analicé cómo el modelado de información de construcción (BIM) y LayoutFast de Schneider Electric ayudan a crear un "gemelo digital" preciso del sistema eléctrico de una instalación. Esto puede ayudar a mejorar el diseño del edificio, ahorrar tiempo y costos de diseño y construcción, y reducir los riesgos. Pero el gemelo digital también se puede utilizar para ayudar a optimizar la gestión de energía y energía durante la operación y el mantenimiento del edificio.

En esta publicación, llevaré este concepto un paso más allá al mostrar cómo el diseño eléctrico y la tecnología de simulación utilizan el gemelo digital eléctrico para ayudar a que las instalaciones sean más seguras, confiables, eficientes y sostenibles, desde el diseño inicial hasta los cambios futuros durante la operación.

El gemelo digital como única fuente de verdad

La tecnología de simulación y diseño eléctrico ha estado optimizando el diseño y la operación del sistema eléctrico durante muchos años. Ha sido ampliamente adoptado para instalaciones de energía grandes y críticas como centros de datos, hospitales, campus universitarios, instalaciones de petróleo y gas y plantas de fabricación. Pero también se usa cada vez más en muchas aplicaciones comerciales debido a su amplia gama de beneficios durante todo el ciclo de vida de un edificio.

Las soluciones más nuevas están diseñadas para crear un diagrama unifilar inteligente (iSLD), un modelo digital de la red de distribución eléctrica. Más allá del diagrama eléctrico tradicional, estático y basado en CAD, un iSLD incluye información sobre la funcionalidad de cada dispositivo en la red y el comportamiento de todo el sistema. De esta forma, permite modelar, visualizar, simular y validar el desempeño de un sistema eléctrico en términos de seguridad, confiabilidad y eficiencia, mientras aún se encuentra en etapa de diseño.

Este modelo altamente detallado se convierte en el gemelo digital eléctrico que se integra a la perfección con el modelo BIM completo. Puede llevarse a cabo, desde el diseño hasta la construcción y la operación, actualizándose y revalidándose continuamente con cualquier cambio en la infraestructura eléctrica 'tal como está construida'. Actúa como una única fuente de verdad activa y precisa en la que cada parte interesada puede confiar en cada etapa.

Tenga en cuenta que el software de diseño y simulación, y el iSLD resultante, se pueden usar con la misma facilidad para diseños totalmente nuevos que para el modelado y la simulación de un sistema eléctrico existente para proyectos de modernización o expansión de zonas industriales abandonadas. Para las instalaciones existentes, los datos del sistema recopilados pueden ayudar en un modelado más preciso.

Las soluciones de diseño y simulación más poderosas permiten analizar una variedad de factores, desde flujo de carga y pruebas de cortocircuito hasta calidad de energía, arranque de motores, arco eléctrico, coordinación de protección, estudios de transformadores e incluso la integración de fuentes de energía renovable y almacenamiento de energía. Todos los aspectos del rendimiento del sistema eléctrico se pueden simular y validar.

A su vez, tener la confianza durante la etapa de diseño con respecto a lo que sucederá cuando finalmente se energice una instalación hace que la construcción, la puesta en servicio y la puesta en marcha de la instalación sean mucho más rápidas. Por ejemplo, evitará la situación en la que un inspector identifique un riesgo debido a un exceso de potencia, un tamaño inadecuado del disyuntor, redundancia insuficiente, etc.

Gemelo digital: mejora de la seguridad y la fiabilidad durante las operaciones

El gemelo digital iSLD es igualmente valioso durante la operación de la instalación, manteniéndose como un modelo preciso de la infraestructura eléctrica real. Por ejemplo, iSLD puede verificar que el rendimiento del sistema eléctrico del edificio sea el esperado según el diseño original. Pero los beneficios van mucho más allá.

El software de diseño y simulación puede integrarse con el sistema de administración de energía eléctrica (EPMS) de una instalación de manera mutuamente beneficiosa. El iSLD se puede mapear para garantizar que los diagramas del sistema del EPMS sean precisos y estén actualizados. Al mismo tiempo, los datos medidos del EPMS se pueden compartir con la aplicación de diseño y simulación para maximizar la precisión de sus funciones de análisis. Ambos ayudarán al responder a un evento como una interrupción cuando depende de tener información precisa para que sea más rápido y más fácil aislar una causa raíz.

El poder real de la solución se revela cuando se realiza una simulación predictiva y la planificación de escenarios hipotéticos. Al aprovechar los datos EPMS en tiempo real, el administrador de la instalación o el ingeniero pueden decir: “Está bien, si movemos este interruptor automático a este bus o expandimos las cargas alimentadas por ese tablero, ¿qué sucederá? ¿Tenemos la capacidad? ¿Dónde ocurrirá el viaje? ¿Cuál será el arco eléctrico si hacemos este cambio?” Esto elimina las conjeturas al simular y validar cualquier cambio o actualización para predecir con precisión lo que sucederá, mejorando la toma de decisiones.

Simplificando el cumplimiento de estándares

Las instalaciones normalmente necesitan completar un estudio del sistema eléctrico cada pocos años para cumplir con las normas de seguridad, como las normas NFPA de EE. UU. pertinentes. Si el equipo de ingeniería eléctrica de la instalación necesita comenzar desde cero cada vez, puede llevar mucho tiempo y ser costoso.

Este es otro beneficio del iSLD. Como diagrama eléctrico completo y actualizado y modelo funcional de su sistema eléctrico, no comenzará de la nada. Y la aplicación de diseño y simulación generalmente se utilizará para ejecutar simulaciones regularmente durante la vida útil del edificio, lo que simplifica la generación de un informe en el intervalo requerido para compartir con la organización de estándares.

Todo esto equivale a menos tiempo, menos dinero y menor OPEX.

Gemelo digital: ayudar a que el entrenamiento eléctrico sea más seguro

Las aplicaciones de diseño y simulación también se pueden utilizar para apoyar la formación. Un sistema eléctrico simulado basado en un iSLD preciso y datos reales del sistema es un entorno fuera de línea seguro pero realista para que el personal de las nuevas instalaciones gane confianza.

La capacitación en escenarios en tiempo real basados ​​en las características reales de la infraestructura eléctrica ayudará a eliminar posibles errores del operador o mala interpretación del sistema una vez que estos nuevos empleados ayuden a administrar la instalación. El simulador puede ayudar a entrenar con una secuencia de operaciones en una multitud de escenarios predefinidos, incluida la planificación de contingencias.

Dos líderes mundiales unen fuerzas

El año pasado, Schneider Electric adquirió una participación mayoritaria de ETAP, líder mundial en software de modelado, diseño, análisis, optimización, monitoreo, control y automatización para sistemas de energía eléctrica. Nuestras fuerzas combinadas ahora brindan digitalización del ciclo de vida de extremo a extremo, mayor eficiencia, sostenibilidad y resiliencia a nuestros clientes.

La plataforma de gemelo digital ETAP ha sido adoptada para una amplia variedad de aplicaciones, por ejemplo, está siendo utilizada por dos grandes clientes industriales de Schneider Electric para integrarse con la solución de protección contra arco eléctrico de Schneider Electric, mejorar la seguridad (p. ej., validar antes de operar) , optimice la gestión de alarmas, reduzca los costos de recopilación de datos y el tiempo de inactividad, optimice CAPEX para proyectos de modernización eléctrica y digitalice estudios eléctricos para simplificar el cumplimiento.