Curso Fotovoltaica 3/6

SISTEMAS FOTOVOLTAICOS

Diseño, ejecución, explotación y mantenimiento

EXPLOTACIÓN DE LA PLANTA

Oscar Velasco. Grupo Generalia. 22 de Marzo de 2011

www.generalia.es

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ÍNDICE

Sistemas de control y telecomunicaciones

Componentes e infraestructuras necesarias de los sistemas

de control

Gestión de la información obtenida por el sistema de control

Seguridad de la instalación

Sistemas de protección frente a robos

2

ÍNDICE



de control




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Monitorización (Monitorizar):

Observar mediante aparatos especiales el

curso de uno o varios parámetros fisiológicos

o de otra naturaleza para detectar posibles

anomalías.

Razones para monitorización & control:

1.- Facturación de la producción

2.- Detección de averías/incidencias

3.- Garantías del promotor

Telecontrol:

Conjunto de mandos y dispositivos que permiten cambiar el estado de los dispositivos de

la planta, desde localización remota.

a) Disponibilidad

b) Performance Ratio

c) Producción (kWh./kWp)4

SISTEMAS DE CONTROL Y TELECOMUNICACIONES: INTRODUCCIÓN

DC / AC

Inverter

Photovoltaic

Array Electricity

Grid

Energy

Meter

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TIPOS DE INSTALACIONES FV

Esta presentación se centra en las instalaciones FV de conexión a red.

Tanto inversores como contadores disponen de salida de comunicación para monitorizar

sus diferentes variables.

Se pueden incluir, células calibradas, sensores de temperatura, etc.

Transformer

La monitorización y/o telecontrol se realizan en base al objetivo que se desea conseguir,

teniendo en cuenta los medios que se disponen. En las instalaciones fotovoltaicas ya sean

aisladas o de conexión a red se usan dispositivos electrónicos que incorporan registradores

de datos de las variables mas importantes y una salida para su posible comunicación.

http://www.global-b2b-network.com/direct/dbimage/50195865/Voltage_Transformer.jpg

Requisitos:

Fiabilidad: redundancia. Comunicaciones estables (cable)

Robustez: recuperación errores y alarmas

Soluciones:

Existentes en el mercado

Muy desarrolladas.

De cada fabricante o genéricas. Amplio abanico en inversores

Soluciones a medida

Actualizable

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SISTEMA DE MONITORIZACIÓN

Su capacidad dependerá de los costes asumibles para la instalación

ÍNDICE



de control




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Elemento Parámetros Incidencias

Paneles - Corriente de String

- Irradiación

- Fallos de módulo

- Fallos de aislamiento

- Desalineación

Inversor - Potencia instantánea

- Energía producida

- Emisiones CO2

- Fallos electrónicos (bajo

rendimiento)

- Fallos eléctricos (parada)

Contador - kWh producidos

- Curva de carga

- Parada del contador

Transformador

Red

- Tensión de fases

- Frecuencia

- Red fuera de tolerancia

ELEMENTOS BÁSICOS DE UNA INSTALACIÓN

http://www.global-b2b-network.com/direct/dbimage/50195865/Voltage_Transformer.jpg

Elemento Parámetros Alarmas

Célula calibrada - Irradiación - Alta irradiación y baja producción

Estación

Meteorológica

- Velocidad viento

- Temperatura

- Alta velocidad del viento

Sensores de

Corriente

- Intensidad

- Tensiones

- Sobretensión

- Corte

Protecciones - Estado (abierto/cerrado) - Disparo

ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS DE UNA INSTALACIÓN

Sensores

Inversor

Contador

Comunicación

Varias opciones:

1. Diseño

- Cable

- Radio-enlace

2. Lógica

- Sin Lógica:

- Conversor

- Con Lógica:

- Datalogger

Sala de control

Server

Display

Internet

Alarmas

1. Recogida

datos

2. Tratamiento /

comparación

3. Generación

alarmas

4. Comunicación

Internet

5. Logs

Visualización

1. Locales:

Sirena

2. SMS

3. E-mail

1. BBDD

2. Web

3. Túnel

1. VPN

2. VNC

Datalogger

RS232/485

Ethernet

RS232/485

SISTEMA DE MONITORIZACIÓN. TOPOLOGÍA

SISTEMA DE MONITORIZACIÓN: RUTINA

Recogida de datos + Análisis

Funcionamiento correcto

Rendimiento mejor o igual a previsión

Log de variables e incidencias

Rendimiento ligeramente inferior a previsión

Análisis de parámetros funcionales

Incorporación mantenimiento preventivo y/o mejoras

Acciones sobre el sistema

- In situ o telecontrol

Generación informe y/o orden mantenimiento correctivo

Rendimiento notablemente inferior a previsión

Diagnóstico del fallo

Alarma

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Gateway Server

Interruptores ON/OFF para rearme de sistemas

Control Tracker

Sistema

Monitorización

Sistema de

Seguridad

PC REMOTO

INTERNET

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SISTEMA DE TELECONTROL. ARQUITECTURA BÁSICA

Gateway Server

Tracker

Sistema

Monitorización

Sistema de

Seguridad

PC REMOTO

INTERNET - Actualizaciones

- Ajustes

- Configuración

- Altas

- Actualizaciones

- Ajustes

- Configuración

- Actualizaciones

- Ajustes: cámaras…

- Configuración

Un sistema de telecontrol avanzado requiere mayor ancho de banda y comunicaciones robustas.

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SISTEMA DE TELECONTROL. ARQUITECTURA AVANZADA

Comunicaciones Internas de la planta

Transferencia de datos entre dispositivos, datalogger, Server y Gateway.

Topologías:

Inalámbricas: bluetooth, wifi, móvil, etc..

Cableadas: RS232, RS485, Ethernet, fibra óptica, etc..

Uso de convertidores: Moxa, etc..

Comunicación externa de la planta

Comunicaciones con el exterior

Topologías: RTB, ADSL, Satélite, Móvil (GPRS/UMTS)…

Redundancia y Robustez.

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COMUNICACIONES

Línea

Telefónica

GPRS UMTS Radio Vía Satélite

Cobertura

Ancho de

Banda

Fiabilidad/Rob

ustez

Coste

Instalación

Coste

Operativo

COMUNICACIONES

Gateway

Conversor Ethernet –RS232/485

Bus de Contadores

Bus de contadores

La facturación remota de la compañía eléctrica que ya se produce en algunos países, como en

España, permite a la compañía eléctrica o al gestor de la red:

Prescindir de operarios que se desplazan a realizar mediciones manuales

Disponer de unos datos de contador que convenientemente tratados permiten la mejor

gestión de la demanda y generación cada vez mas necesaria

Modem GSM

Instalación generadora

Modem GSM

Compañía eléctrica

Gateway

Server Medida

RS232/485

TELEMEDIDA: FACTURACIÓN REMOTA DE LA COMPAÑÍA

Replicación de sistemas

Un sistema funcional en una instalación puede no funcionar en otra: dispositivos,

versiones SW, bus comunicaciones, país, etc..

Incompatibilidades de soluciones.

Mezcla de soluciones comerciales pueden originar deficiencias de funcionamiento: tasas de

refresco de dispositivos, tiempos de transferencia, anchos de banda, etc..

Muchas soluciones están aún en desarrollo. Problemas de madurez

Falta de Cobertura

Regiones aisladas. Sin cobertura RTB, ADSL, UMTS o GPRS.

La perdida del canal de comunicación implica la pérdida del 90% de funcionalidades.

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PROBLEMAS HABITUALES

ÍNDICE



de control




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Es el último elemento del sistema, lo que inyecto en la red, lo que voy

a facturar.

Controlar que estoy inyectando la máxima energía posible a la red

Necesitamos referencias:

Irradiación (célula calibrada) y Temperatura.

Otros: experiencia, instalaciones referencia, etc..

MONITORIZACIÓN ORIENTADA A LA OPERACIÓN

Objetivo,

Maximizar la

rentabilidad

Para ello, lo más importante es el contador

Ejemplo: si sube temperatura progresivamente puede deberse a:

Un fallo técnico esporádico – REPARAR

Un fallo de diseño – REDISEÑAR

La planta podría pararse.

El inversor nos puede ayudar a prevenir fallos futuros

Detectar incidencias inmediatamente después de producirse (Tiempo real)

Predecir algunas averías

Solventar algunas averías

Avisar al personal de campo

El personal de campo NUNCA podrá ser sustituido por sistemas de telecontrol

o telemando

Es esencial disponer de repuestos y recursos en planta

Alto riesgo eléctrico: formación, concienciación y medidas de protección

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PUNTOS CLAVE EN LA OPERACIÓN

Ejemplo de monitorización orientada a la operación: Parque Solar Valdecarábanos. España

MONITORIZACIÓN ORIENTADA A LA OPERACIÓN

Actúan sobre:

Inversor, tracker, protecciones, monitorización, seguridad

NUNCA actúa sobre contadores

Razón:

1. Ahorrar costes.

2. Exigencia legal:

Exigencia de la Compañía Distribuidora: telecontrol de celdas de

aislamiento.

Normativa podría exigir que instalaciones superiores a una potencia

deben estar adscritas a centro de control de generación.

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SISTEMA DE TELECONTROL: INTRODUCCIÓN

Control de los dispositivos de la planta desde localización remota

Está ligado al sistema monitorización (datos)

Tipos de Mantenimiento

Correctivo: solucionar una incidencia.

Preventivo: prevenir una posible incidencia, e impedir que llegue a suceder.

Elementos para mantenimiento

Inversor

Seguidor

Paneles (en menor medida): limpieza, recambio, etc..

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ENVÍO DE INFORMACIÓN PARA EL MANTENIMIENTO

Según gravedad:

Warning: fallos pequeños. Muchos. No importante (generalmente)

Alarma: fallo grave. Pocos. Importante. Implica parada.

Según tipo:

Interno: del propio inversor

Externo: de la instalación.

Del lado DC: de los paneles al inversor.

Del inversor a la red

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MANTENIMIENTO DEL INVERSOR

Tipos de fallos:

Fallo de aislamiento (cable con insuficiente protección)

Fallo externo: problema en la instalación.

Bajo voltaje en DC:

Fallo externo: problema en el lado DC (Array).

Fallo de seguimiento de MPPT (Punto de Potencia Máxima)

Fallo externo: una mala configuración puede desviarnos del

MPPT

Fallo interno: problema de programación/Firmware

Red fuera de tolerancia: desvío en frecuencia / tensión

Fallo externo: entre el inversor y la red.

Limite por temperatura

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MANTENIMIENTO DEL INVERSOR

Problemas más corrientes:

Fallo por orientación/posición.

Está en hora.

En caso de viento, está en estado de defensa

Fallo por sobretensión en motores.

Rotura o avería del reductor

Fallo en finales de carrera

Sobrepasar sensores de final de carrera, sin activar.

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MANTENIMIENTO DEL SEGUIDOR

ÍNDICE



de control




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Razones:

Elementos de gran valor: inversores, paneles, cable…

Multitud de casos de robo

Evitar falta de producción (hay seguros que cubren falta de producción)

Zonas aisladas

Largos periodos desatendidas (salvo presencia física)

Grandes problemas de comunicación

La solución perfecta no existe.

Pero se acercará a la ideal combinando:

Presencia física

Tele-vigilancia

SEGURIDAD EN LA PLANTA. INTRODUCCIÓN

Posibles sistemas de seguridad en una planta fotovoltaica:

Personal en planta.

Sistema de video-vigilancia

Sensores perimetrales.

Cosido de paneles

Controlador de String

Sensores infrarrojos/microondas

SEGURIDAD EN LA PLANTA: OPCIONES

Los métodos de seguridad evolucionan en función de la capacidad que van adquiriendo a su vez los asaltantes

Fuente: PYSEC Seguridad

ESQUEMA GENERAL DE SEGURIDAD DE PLANTA

ÍNDICE



de control




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Ventaja

Es una solución muy disuasoria

Inconvenientes

Es la solución más cara a Largo Plazo

Reduce rentabilidad de la instalación

Opciones

Personal propio de la empresa.

Personal externo.

Óptimo: combinación Personal en planta + Tele-vigilancia.

PERSONAL EN LA PLANTA

Sistema IP

Versatilidad

Buena calidad

Buena transmisión

Menos cableado

CCTV

Circuito Cerrado de

Televisión.

Necesitan líneas

dedicadas TX Video

SISTEMA DE VIDEOVIGILANCIA

Fuente: Condev

CCTV vs IP

Recomendado

Sistema IP

Digital Video Recorder (Encoder/Decoder)

Calidad D1 en tiempo real

Gran capacidad grabación

Opcionales:

Gestión de alarmas y relés

Telecontrol y gestión remota cámaras

Analizador de video

Mediante Software especializado

Más caro, pero muy buena prestación

Detección de movimiento

D1 Quality

- Full D1 video is 720x480.

- Cropped D1 is 704x480.

- Half D1 video is 352x480

ELEMENTOS DEL SISTEMA DE VIDEOVIGILANCIA

Cámara IP / Analógica

Cámaras IP / analógica

Calidad D1 a tiempo real.

Cámaras largo alcance (Varios Km*)

Visión las 24h

Zoom óptico 60x

Infrarrojos

Potentes infrarrojos de largo alcance

Visión nocturna: cuando mas riesgo de intrusión hay.

Alcance 1.5Km (visión con 0.00001 lux).

Control PTZ

Control de movimiento automático o Manual (Joystick).

ELEMENTOS DEL SISTEMA DE VIDEOVIGILANCIA

* Según especificaciones, hasta 15 km.

Sistema de sensores perimetrales

Mejor solución: sensores de fibra óptica.

Sistema pasivo: inmune a sistemas

eléctricos/tormentas

Discriminación de falsas alarmas

Alarma en caso de corte de la fibra

Alarma en caso de movimiento cercano

Opciones:

En la valla o muro. Mas vulnerable

Enterrada. Más cara (zanjeado)

Intervalo temperatura: -30º a 75º

Zonas de tránsito

SISTEMAS ANTI-INTRUSIÓN

Detectores de presencia

Sensible a:

Infrarrojos: variaciones de energía térmica

Microondas: movimiento

Configurable:

Alarma cuando existe doble detección

Problemas con niebla

Alarma única detección

Falsas alarmas

SISTEMA ANTI-INTRUSIÓN

Cosido de paneles, mediante fibra óptica

Enlazada a cada uno de los paneles, por la parte posterior

Alarma en caso de sustracción (rotura de la fibra)

Ejecución engorrosa

Intervalo temperatura: -30º a +75º

También existe solución por hilo conductor

Es por impedancia de cable

En principio, inmune al sabotaje

SISTEMA ANTI-ROBO

Controlador de String.

Hibrido para monitorización y seguridad

Durante el día

Controla la potencia (Tensión/Intensidad) circulando por los arrays

de paneles.

Protege la instalación con fusibles integrados

Durante la noche

También controla un corte en el cable, aunque no haya

intensidad/tensión

Sistema novedoso

SISTEMA ANTI-ROBO

Alarma Local:

Sirena, Iluminación, Altavoces

Disuasorio

Envío personal empresa:

SMS, Mail, Llamada

Conocimiento para control, aviso

Aviso entidad de Seguridad:

Privada (a las autoridades públicas o seguridad privada)

Tener en cuenta distancia entre la entidad y la

planta solar.

Sirena

Estudiar los inputs

-Visibilidad planta

-Distancia a entidad

de seguridad

-Etc.

Dos opciones

-Disuasoria: antes de

robo

- Durante robo:

atrapar al ladrón

GESTIÓN DE ALARMAS

OTRAS POSIBILIDADES DE SEGURIDAD

Rondas electrónicas

En la actualidad, una opción que puede suponer un ahorro en vigilancia física es la denominada

“ronda electrónica”

La ronda electrónica simula una ronda ordinaria de un empleado de seguridad pero se realiza de

forma remota desde las central de la compañía de vigilancia usando las cámaras de

vigilancia instaladas

Seguridad de instalaciones en cubierta

Es normal que para este tipo de instalaciones no se realice ninguna instalación suplementaria de

seguridad a la que ya cuente la nave o casa particular, ya que es habitual que los inmuebles

se encuentren en zonas urbanas o periurbanas.

Si la instalación se encuentra en zona deshabitada y/o la la cubierta no está a suficiente altura,

se recomienda aplicar alguno de los sistemas de seguridad descritos en este módulo.

Seguro contra el robo siempre vigente. Póliza todo riesgo

Curso Fotovoltaica 3/6

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