Evolucin de Comunicaciones en la Red Elctrica InteligenteDR VIRGILIO E. GONZALEZ
TemasObjetivos de la red elctrica inteligente
Red Elctrica Clsica vs Red Inteligente
SCADA
Redes de telecomunicaciones
Comunicaciones y Control en el SmartGrid
OBJETIVOSEl propsito de la red elctrica inteligente o SmartGrid es mejorar el control de la red por medio del uso de mas comunicaciones y computo.
Mantener los parmetros elctricos dentro de las tolerancias de operacin (Voltaje, Corrientes, Flujos de poder, Factor de potencia, frecuencia, sincrona, etc.)
Balancear oferta y demandas de poder entre produccin y consumo
Reduccin de fallas y restauracin rpida de servicios
Reducir impacto de introduccin de energas renovables
En la red elctrica clsica los sistemas de control tienen limitada interaccin con los dominios y mercados
Los usuarios no tienen visibilidad
Red Elctrica Clsica
Red Elctrica InteligenteEn la red inteligente hay un uso extensivo de comunicaciones para coordinar a todos los dominios.
Modelo Referencia ETSIEl modelo Europeo aade una estructura de zonas operativas y planos de interoperabilidad.
Las zonas son niveles de agregacin de informacin
Los planos identifican las reas que requieren interoperabilidad de los protocolos de comunicaciones
SCADALos sistemas de Control Supervisorio y Adquisicin de Datos (Supervisory Control and Data Acquisition) han sido usados tradicionalmente en los dominios de generacin, transmisin y distribucin.
Las tareas de control son manejados directamente por las terminales remotas (RTU) o a los controladores lgicos programables (PLC). Estn limitadas a pequeas porciones de un proceso.
Las tcnicas tradicionales dependen de centralizar la operacin del Sistema en el Sistema supervisor. Este solo genera niveles de operacin para ser distribuidos a los RTU y PLC.
Los operadores cuentan con un interface grafico que les permite verificar los procesos y tomar decisiones de alto nivel.
SCADA1. Interface hombre-maquina
(Human Machine Interface or HMI)
2. Sistema Supervisorio (Computadora)
3. Terminales Remotas (Remote Terminal Units or RTU)
4. Controles programables lgicos (Programmable logic controller or PLC)
5. Comunicaciones
Sistema supervisorio
HMI
Operador
Comunicaciones
RTU PLC
Proceso Proceso
EVOLUCION REDES DE TELECOMUNICACIONES
TelegrafaServicio bsico reservado solo especialistas
Comunicacin por relevo de mensajes
Sin control general
Telefona manualServicio que permiti acceso a cualquier persona
Uso de operadores humanos para establecer circuitos
Control manual va relevo de mensajes entre personas
Telefona automticaOperacin iniciada por usuario final.
Uso de relevadores electromecnicos, y despus conmutacin electrnica
Alarmas y control local. Centralizacin manual de reportes del estado de los aparatos
Telefona digitalIncremento en capacidad y calidad de servicio
Emplea computadoras para procesar la informacin de manera flexible
Sistema de control centralizado por medio de computadoras.
Red Telefnica inteligenteMayores servicios para el usuario, tales como 800s, redes privadas y otras variantes.
Uso mas extenso de computadoras para procesar llamadas usando reglas flexibles.
Uso de red de control paralela e independiente a la red telefnica. Mayor centralizacin de los sistemas de control.
Servicios conmutados de datos X.25Uno de los primeros servicios de paquetes conmutados usado para terminales de datos.
Red Paralela de uso dedicado para datos.
Control centralizado.
[1] "X25-network-diagram-0a" by Adamantios - Own work. Licensed under Public domain via Wikimedia Commons - http://commons.wikimedia.org/wiki/File:X25-network-diagram-0a.svg#mediaviewer/File:X25-network-diagram-0a.svg[2] "Televideo925Terminal". Licensed under Public domain via Wikimedia Commons -http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Televideo925Terminal.jpg#mediaviewer/File:Televideo925Terminal.jpg
Circuitos Virtuales Frame Relay y ATMIncremento en capacidad y flexibilidad de los servicios de datos.
Tecnologas de mayor capacidad, seguridad y confiabilidad.
Configuracin semi-esttica centralizada.
Protocolos del InternetProtocolo de datos muy flexible aplicable para muchos tipos de servicios.
Se ha convertido en la principal tcnica a nivel mundial.
Mecanismo que permite interoperabilidad de muchos sistemas de comunicaciones.
Servicios creados bajo acuerdo entre dispositivos terminales.
Sistemas de control descentralizados.
Operacin bajo coordinacin entre proveedores de servicios
Redes LocalesServicios de comunicaciones de datos bajo control de usuario final.
Tecnologas diseadas para alto desempeo en distancias limitadas
Control manual bajo supervisin de usuario final.
Opciones flexibles para control remoto o por terceros
Servicios inalmbricosUso de tcnicas de radio punto a multi punto o celular para servicios de voz y datos.
Acceso sin necesidad de infraestructura fija
Control puede ser centralizado o distribuido por coordinacin entre estaciones.
Migracin de servicios centralizados a distribuidos
Configuracin de servicios por medio de dispositivos centralizados La mayora de los servicios y operaciones sujetas a los sistemas centrales
Numero de servicios limitados
Inteligencia de la red limitada a dispositivos centrales.
Configuracin de servicios por coordinacin entre aplicaciones terminales Las aplicaciones trabajan de manera distribuida
Uso de capacidad de computo en dispositivos terminales
Aplicaciones son responsables de la coordinacin de los servicios
Servidores centrales fungen como mediadores entre aplicaciones
Comunicaciones y Control En La Red Elctrica (1)Las primeras redes elctricas eran equivalentes a la telefona manual, todo tenia que ser hecho por inspeccin fsica directa por un operador humano en sitio.
La instrumentacin y el control evolucionaron primero en segmentos locales pero la coordinacin a mayor escala requera intervencin humana
La introduccin de sistemas SCADA permiti centralizar el control de muchas sistemas
Este control es limitado a la generacin, transmisin y distribucin.
La coordinacin entre operadores y regiones es limitada.
Comunicaciones y Control En La Red Elctrica (2)Estn en proceso de implementacin medidores inteligentes y otros dispositivos que pueden usar tecnologas inalmbricas para extender las capacidades de monitoreo de las redes.
Hay una mayor necesidad de coordinacin entre compaas
Las fuentes de energa renovables requieren mayor supervisin debida a su constante fluctuacin
Comunicaciones y Control En La Red Elctrica (3)EL mayor cambio en el futuro ser la posibilidad del usuario de monitorear el estado de la red elctrica que le afecta.
Parmetros como variacin de precios, demanda en la regin o deteccin de problemas sern automatizados.
El usuario lograra tener monitoreo a nivel de aparatos individuales y permitir que estos tomen decisiones pre programadas para hacer uso eficiente de la energa.