La IEC 62586-2, esa gran desconocida

*Artículo de opinión: Jorge Bruna, Gestor de Mercados en CIRCE.

La norma IEC 62586-2 establece estrictos requisitos para asegurar que los equipos de calidad de red midan con precisión en situaciones reales.

Sea cual sea tu background técnico, quizá a lo largo de tu vida profesional te has topado con la normativa que regula cómo han de medir los analizadores de Calidad de Red eléctrica. Este documento general de referencia es la norma IEC 61000-4-30 Ed3, redactada por el Subcomité internacional SC77A, donde queda descrita la metodología de medida de la calidad de suministro, así como la interpretación unívoca de los resultados de los diferentes parámetros de calidad de suministro, tanto para redes eléctricas de 50 Hz como de 60 Hz. 

Además, aquí se definen las dos clases de medición (Clase A y clase S), así como los requisitos aplicables a cada una de ellas en cuanto a estrategias de agregación temporal de mediciones, incertidumbres de reloj, metodología a seguir a la hora de desarrollar un método de medida, incertidumbre y evaluación de la medición.

Calibración acreditada según la IEC 61000-4-30: ¿es suficiente?

Por poner un ejemplo sencillo: para un equipo Clase A que cuente con un método de medida de frecuencia industrial, este deberá indicar la frecuencia cada 10 segundos calculada a partir de la relación del número de periodos enteros contados durante el intervalo de tiempo de reloj de 10 s y dividido por el tiempo acumulado de periodos enteros. La incertidumbre de medida no debe sobrepasar los ±10 mHz en los rangos de medida de 42,5 Hz a 57,5 Hz (redes de 50 Hz) o de 51 Hz a 69 Hz (redes de 60 Hz). 

Respecto a dónde hay que evaluarla, la norma nos dice que tiene que ser en el canal de referencia del analizador (en principio, en el canal 1). Como veis, todo está claro: 1) sabemos cómo medir, 2) sabemos cuál es la horquilla de tolerancia y 3) sabemos dónde hay que evaluarla. 

Determinar el cumplimiento de estas tolerancias es muy sencillo de obtener si evaluamos el método en un régimen estacionario y controlado en un laboratorio a partir de una generación eléctrica con patrones trazables al SI, pero, nos pueden surgir una serie de dudas razonables al respecto: ¿funcionará bien el algoritmo bajo condiciones reales? (por condiciones reales me refiero a las que podamos encontrarnos en la vida real, donde la frecuencia a medir está constantemente fluctuando, los niveles de tensión cambian y donde las derivas de los relojes que guían la adquisición no son despreciables), ¿dos analizadores de calidad de red, desarrollados por dos tecnólogos diferentes, obtendrían resultados compatibles en condiciones reales de medida?, etc.

Volviendo a la norma IEC 61000-4-30, al enfrentarnos a una calibración acreditada de un analizador de Calidad de Red, lo que haríamos sería tomar 4 o 5 puntos en el rango a calibrar, generar esa forma de onda estacionaria con un calibrador y obtener media y desviación del EUT (Equipment Under Test) respecto al patrón utilizado.

 Aterrizando este planteamiento al ejemplo del algoritmo de medida de frecuencia industrial para un equipo pensado para medir en redes de 50 Hz, calibraríamos según 5 puntos de medida de acuerdo a las siguientes combinaciones: 230 V y 42,5 Hz, 230 V y 47 Hz, 230 V y 50 Hz, 230 V y 52,5 Hz y finalmente, 230 V y 57,5 Hz. ¿Es suficiente esta selección de puntos obtener los valores de desviación e incertidumbre (en otras palabras, calibrar el equipo) según la IEC 61000-4-30? Por supuesto que sí, pero, ¿sigue siendo válida esa calibración cuando enfrentamos al equipo a condiciones reales de medida que se salen fuera de la idealidad planteada por la norma? Definitivamente, NO.

La IEC 62586-2: La nueva norma para garantizar el rendimiento de los analizadores de red eléctrica

Dicho esto, parece ser que la IEC 61000-4-30 vive en una realidad paralela, no consciente de que la "vida en laboratorio" es diferente a "vida real". Hasta el año 2015 así era, pero con la edición 3ª (IEC 61000-4-30:2015), se introduce un cambio sustancial en ella que invita (de manera normativa) a ensayar los equipos de Calidad de Red no solo en puntos "fáciles" (como el ejemplo de los 5 puntos de calibración en frecuencia) sino en otros mucho más complejos, mezclando, esta vez, magnitudes que dificultan el cumplimiento. En este sentido, surge la norma IEC 62586-2, de obligado cumplimiento para nuevos equipos de Calidad de Red, según se especifica en la propia IEC 61000-4-30.

Ahora bien, ¿qué nos podemos esperar en la IEC 62586-2:2017? A la luz de lo explicado anteriormente, ensayos mucho más complejos de cumplir (y de generar), con combinación de magnitudes de influencia y con requisitos temporales mucho más estrictos (¡todo sea por asegurar que el equipo mide correctamente!). En concreto, 233 nuevos ensayos. Estos no se plantean únicamente a partir de señales estacionarias y periódicas (puntos tradicionales de la IEC 61000-4-30), sino que aparecen otros muchos que integran ondas construidas a nivel de ciclo o semiciclo. Ejemplo de esto último puede ser uno de los ensayos indicados para verificar el método de evaluación de eventos trifásicos de tensión (huecos, interrupciones y sobretensiones):

Para ver el nivel de exigencia de esta norma, y volviendo al caso que nos ocupa del algoritmo de medida de frecuencia, este método deberá ser testado según estos ensayos:

Otros ensayos aplicables para la evaluación del método de medida de frecuencia son los que contemplan variación de magnitudes de influencia, en este caso, ensayar un punto de frecuencia a un nivel de tensión determinado y ensayar otro punto de frecuencia a la vez que se superpone un contenido armónico:

En este caso, P2 es igual a 50,05 Hz, S1 para la magnitud de tensión es igual a 10 % de Udin (23 V) y S1 para la magnitud armónica es H1 = 230 V, H3 = 23 V y 180º, H7 = 23 V y 180 º, H11 = 23 V y 180º, H15 = 9.2 V y 180º, H19 = 11.5 V y 180º, H23 = 11.5 V y 180º. Como puede comprobarse, situaciones que pudieran aparecer en la "vida real".

Esto es solo un ejemplo (quizá el más sencillo), pero, créeme que se complica cuando atendemos a algoritmos mucho más complejos, como pueden ser la medida de eventos de tensión, armónicos o interarmónicos.

Por qué la IEC 62586-2 es esencial para los equipos de medición de calidad de red

Como ves, la IEC 62586-2 nos complica la vida, pues requiere que, si queremos que un equipo de Calidad de Red cumpla con la misma, los algoritmos de medida tienen que estar diseñados con sumo cuidado, entendiendo perfectamente la propagación de la información a lo largo de toda la cadena de medida, desde la digitalización hasta la obtención del resultado final. Si algo no se ha pensado e implementado con "cariño", la IEC 62586-2 lo sacará a la luz, de eso puedes estar seguro.

Llegados a este punto, podemos pensar: ¿quién, en su sano juicio, viendo el nivel de dificultad, va a querer que nuestro equipo cumpla con esta norma infernal? Pues todos aquellos interesados en que el equipo mida correctamente por las repercusiones que pueda tener una medida errónea de una magnitud eléctrica, empezando por las compañías eléctricas. 

Huelga decir que hay límites claramente establecidos en la norma europea EN50160 y que toda red de distribución eléctrica tiene que cumplir. Una mala medida puede conducir a evaluaciones incorrectas, y por tanto, derivar en penalizaciones sustanciales hacia el operador del sistema eléctrico. Y poco a poco, la tendencia está clara. Cada vez más distribuidores eléctricos están incorporando de manera explícita que los equipos que se vayan a instalar en sus redes deberán cumplir con los requisitos de la IEC 61000-4-30 y la IEC 62586-2.

Para acabar, me gustaría dar mi opinión sobre este tema. Si bien es cierto que, como ya he indicado anteriormente, esta norma nos complica la vida desde un punto de vista metrológico (hablo como experto en el diseño de algoritmos de medida de Calidad de Red), también es verdad que nos exige hacer las cosas bien. 

No todo sirve y no cualquier analizador de Calidad de Red es clase A (o clase S) hasta que no haya pasado una batería completa de ensayos según la IEC 62586-2. Por este motivo, mi consejo es que seáis exigentes en cuanto a la calidad de los equipos de medida que diseñáis, comercializáis o utilizáis, pues la realidad es que, bajo mi punto de vista, esta norma IEC 62586-2 va a cobrar un papel muy relevante en el corto plazo.