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.