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ATS / Caso de estudio

Análisis probabilístico de riesgos de una subestación

Vista general

Las subestaciones son una parte esencial de la red eléctrica. Son sistemas muy complejos que combinan activos de gran valor, como transformadores, interruptores de potencia, relés, bancos de condensadores, seccionadores y barras. Para la mayoría de las empresas eléctricas, gestionar todos estos activos con detalle resulta demasiado exigente, por lo que las inspecciones y sustituciones se realizan según un calendario estándar.

Esto plantea las siguientes preguntas:

  • ¿Cuál es el verdadero estado de riesgo de la subestación? ¿Qué activos contribuyen más?
  • ¿Qué certeza tiene una empresa eléctrica de que el mantenimiento programado coincide con el momento óptimo de intervención?
  • ¿Cómo saber si un activo programado para sustitución podría tener otros 20 años de vida útil?
  • Aunque un activo tenga una probabilidad estimada de falla alta, ¿qué importancia tiene para el sistema? Es decir, si falla, ¿afecta a la subestación en su conjunto?
  • ATS puede responder estas preguntas

La mayoría de las organizaciones no puede responderlas porque carece de herramientas para utilizar los datos disponibles y construir un modelo de la subestación.

ATS sí puede. Utilizamos nuestra suite de software propia de Análisis Probabilístico de Riesgos con Inteligencia Artificial (AI-PRA) para responder a las preguntas clave de los responsables.

Aplicar métodos cuantitativos a los sistemas eléctricos

Para un sistema eléctrico… ATS puede…
¿Cuál es la probabilidad global de falla?

… calcular la probabilidad exacta de falla para modos de falla total o parcial, para mejorar la planificación del sistema.

¿Cómo puede fallar el sistema?

¿Cuáles son las causas raíz de falla y sus probabilidades?

… determinar predictivamente el conjunto completo de modos de falla, y sus probabilidades. Los responsables podrán realizar inversiones en resiliencia más eficientes.

¿Qué activos contribuyen más al riesgo de falla del sistema? (transformadores, interruptores, bancos de condensadores, conductores, generadores, etc.)

… identificar los activos específicos que más contribuyen al estado de riesgo del sistema y cuantificar el beneficio de reducción del riesgo de las inspecciones y sustituciones.

¿Qué factores externos de riesgo son más importantes? (clima adverso, amenazas sísmicas, sabotaje, etc.)

… determinar las fuentes externas de riesgo en las que los operadores deben concentrar recursos de mitigación.

¿Cómo debe asignarse el siguiente dólar disponible de operación, mantenimiento o capital para maximizar la resiliencia y minimizar el riesgo de falla?

… generar políticas óptimas de gasto en operación, mantenimiento y capital que garantizan matemáticamente la máxima reducción de los costos de riesgo de la forma más eficiente posible.

¿Cuál es la pérdida esperada, en dólares, derivada de los riesgos del sistema y cómo mitigarla al máximo para garantizar la mayor calidad de servicio?

… proporcionar una caracterización cuantitativa completa del riesgo del sistema, incluidas distribuciones completas de riesgo en dólares, que ofrecen apoyo intuitivo a las decisiones.

Con nuestra suite AI-PRA, ayudamos a nuestros clientes a

  • Identificar el riesgo exacto de falla de sus subestaciones
  • Identificar todos los modos de falla posibles de la subestación: un análisis predictivo de causas raíz
  • Cuantificar en dólares las consecuencias totales del riesgo operativo
  • Identificar los activos más críticos para el riesgo del sistema
  • Recomendar acciones de resiliencia y mitigación con certificación matemática de optimalidad

Métricas de importancia de activos

  • Ordenar según la importancia de Birnbaum aporta información útil
  • Los ocho nodos principales concentran el 96 % del beneficio de reducción del riesgo
  • Mejorarlos produce la mayor respuesta de mitigación

Optimización de políticas de sustitución estratégica

  • El gráfico de políticas muestra el costo y 𝑃(𝑓) de cada combinación posible de activos críticos que podrían sustituirse
  • Las políticas interiores no son eficientes
  • En la frontera eficiente existen políticas de máxima eficiencia que representan el mejor uso de los recursos CapEx y OpEx.
  • Este análisis ayuda a orientar las decisiones de la dirección ejecutiva y el consejo
  • Ofrece una justificación racional ante los reguladores

Optimización de políticas de sustitución estratégica con consecuencias

  • Al calcular el costo completo del riesgo, podemos recalcular la frontera eficiente de las políticas de sustitución estratégica
  • Con los datos de costo del riesgo, podemos calcular el retorno anual de cada política
  • Las políticas interiores no son eficientes porque existen otras más eficientes en el borde del conjunto
  • Las políticas de la frontera eficiente son las que recuperarán antes la inversión
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