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Modelo de Referencia para Redes Inteligentes
 

Modelo de Referencia para Redes Inteligentes

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Renato Céspedes, Coordinador Técnico Iniciativa Colombia Inteligente...

Renato Céspedes, Coordinador Técnico Iniciativa Colombia Inteligente

Congreso Andesco de Servicios Públicos y TIC 14º Nacional y 5º Internacional, Cartagena Colombia, Junio 27, 28 y 29 de 2012

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    Modelo de Referencia para Redes Inteligentes Modelo de Referencia para Redes Inteligentes Presentation Transcript

    • Congreso ANDESCO Cartagena Junio 2012MODELO DE REFERENCIA PARA REDES INTELIGENTES Renato Céspedes renato.cespedes@.rcgsas.com
    • Contenido1. Introducción2. Redes Inteligentes3. Modelo de Referencia4. Aplicaciones5. Colombia Inteligente6. Conclusiones 2
    • “Electronomics: Reinventingelectricity” (SGNews Feb 22,2012)• Electronomics –los aspectos económicos de un giro hacia una Economía basada en Electricidad• “Estamos reinventando la electricidad – la forma como la producimos, como la usamos y como la distribuimos”• ”La primera revolución de la electricidad transformó nuestra forma de vida. La segunda revolución (Smart Grids) de igual forma nos va a catapultar a un mejor estandar de vida e igualmente importante, a un mejor estándar de trabajo” 3
    • Marco Conceptual Smart Grids AMI PMU AMI AMI HAN 4
    • Integración con TICshttp://www.smartgrid.epri.com/doc/9-AEP Smart Grid Project Overview_Tom Walker.pdf 5 03/07/2012 14:13
    • Integración con TICshttp://www.smartgrid.epri.com/doc/9-AEP Smart Grid Project Overview_Tom Walker.pdf 6 03/07/2012 14:13
    • Valor agregado de las Smart Grids:Ley de Metcalfe• “El valor (agregado) de una red es proporcional al cuadrado del número de nodos de la red”.• Las redes de celulares, tendencia a computación móvil, por ejemplo confirman la ley• Otros ejemplos: libros digitales (Amazon ), música digital• Red Electrica Nodos en Latinoamerica observabilidad en tiempo real: – Transmisión: 500 – 2000 – Distribución Convencional: 1000 - 20000 – Smart Grid sin consumidor final: x 100,000 – Smart Grid con consumidor final: x 1,000,000 7
    • El sector comunicaciones ha evolucionado más rápidamente• Evolución de plataforma analógica a digital• Multiplicación de usuarios de uno a muchos por familia• Evolución de fijo a fundamentalmente móvil• Demanda activa, informada y con opciones de consumo• Transformación tecnológica permanente: 4 cambios importantes en 15 años!!
    • El sector TICs ya tiene SG ELECTRICA (ACTUAL) TICsPoco volumen de información Alto volumen de informaciónPoca orientación a la eficiencia Alta eficiencia por ejemplo en consumo electrico debido a la digitalizaciónNo diferencia productos que se Diferencia el producto (voz, datos) y loincorporan a la red entrega en redes altamente complejasProducto analógico vulnerable a Producto Digital, poco vulnerable afactores tanto internos como medio ambiente (todo o nada)externosElementos pasivos, requiere Elementos activos, altamentecoordinación humana automatizadoOrientación a consumo fijo, Consumidor móvil, alta variabilidadpoco variante en el tiempoComponentes con larga vida útil Convive naturalmente con la obsolescenciaCrecimiento vegetativo Multiplica constantemente numero de usuarios
    • Definición de las Smart Grids según la AgenciaInternacional de Energía - IEA• Una Smart Grid es una red eléctrica que: – utiliza tecnologías digitales y formas avanzadas de monitoreo y gestión del transporte de electricidad desde todas las fuentes de generación para satisfacer la diferentes demandas de los usuarios. – coordina las necesidades y potencial de todos los generadores, operadores de red, consumidores y participantes del mercado para operar todo el sistema • Lo mas eficientemente posible, • Minimizando costos e impactos ambientales • Maximizando la confiabilidad, la resiliencia y la estabilidad del sistema.• Un encuesta que son Smart Grids daría seguramente tantas definiciones como encuestados 10
    • Las tecnologías Smart Grid impactansignificativamente toda la cadena, en particular alconsumidor pero cobran valor en un contextosistémico Elementos de la cadena de valor Generación Transmisión Distribución Consumo Características • “Secuestro de • Medición fasorial • AMI: automatic meter • Home area networking Claves en la carbón” sincronizada infraestructure • Gen. Distribuida y • Gasificación de (PMUs) • Sensores Renovablescadena de valor carbón • FACTS : “flexible • Automatización • Aparatos “Smart” • Ciclo combinado AC transmission distribución • Edificios tipo “Green” • Diseño avanzado systems” • Control automático • Vehículos eléctricos generación nuclear • Corriente de Volt/VAR (Plug-in Hybrid Electric continua a alta • Almacenamiento Vehicles) tensión energía • Almacenamiento energía • Fotovoltaica La implementación de las Smart Grids se • Sistemas prepago • Tarifas en períodos estima en $100B en tecnología1 Grado de impacto Mínimo Moderado Importante Revolucionario Note 1: Department of Energy; The Reform Institute, “The Smart Alternative: Securing and Strengthening 11 Our Nation’s Vulnerable Electric Grid”
    • Modelo de Referencia para las Smart Grids 12
    • Diferenciar entre solucionesconvencionales y Smart Grids• No hay una forma clara de poder diferenciar proyectos convencionales de proyectos de Smart Grids• Lo anterior es necesario para poder impulsar soluciones que apunten hacia mejoras significativas en proyectos que incorporen plenamente las ventajas de las redes inteligentes• La idea es incorporar un cambio significativo en la forma como desarrollamos las redes eléctricas, no solo incorporando elementos “Inteligentes” aislados 13
    • Propuesta Modelo de Referencia INTELIGENCIA INTEGRACION/ ANÁLISIS ANALISIS MODELO SISTEMA Dimensión COMUNICACIÓN Digital INTERFACE Dimensión FÍSICA Análogica 14
    • • Incluye todos los elementos físicos de los sistemas eléctricos y todos los equipos que desarrollan funciones con variables analógicas únicamente – Generadores de todo tipo – Líneas – Transformadores – Elementos de protección analógicos – Medidores convencionales de energía – Etc. 15
    • • Capa de elementos que permiten conectar y transmitir la información de los elementos físicos a las capas superiores del modelo de referencia• Corresponde a todos los elementos que permiten pasar de la dimensión análoga a la dimensión digital• Permite transferir la información del estado de elementos físicos tales como abierto/cerrado en información codificada (0/1)• Transfiere información sobre la condición operativa de un elemento físico por ejemplo tensión y corriente en variables digitales equivalentes• Transfiere información para la gestión del activo en forma digital (ej. número de operaciones) 16
    • Dimensión digital Información Energía Fasor:Mediciones Entregada Condición de -ángulodel sistema y recibida los equipos -tensión Estado Servicio IEDs PMUs AMI Sensores Dimensión analógica 17
    • • Incluye todos los componentes que permiten el intercambio de información entre elementos de las Smart Grids• Comprende los mecanismos que permiten la comunicación tales como protocolos que transmiten los mensaje desde elementos de interface hacia capas superiores• Comprende los elementos de red que permiten la comunicación tales como enrutadores 18
    • • Corresponde al conjunto de equipos y programas que recogen datos de los componentes físicos, de los elementos de interface o del sistema de comunicaciones• Ejemplo son los sistemas SCADA tanto a nivel de subestación como nivel centralizado, sistemas de recolección de datos de medidores inteligentes MDM, etc.• Este nivel incluye las funciones de procesamiento de datos tales como cálculos básicos, generación de alarmas y eventos y las funciones de registro histórico de datos. 19
    • • Corresponde a la representación abstracta de los elementos de las capas física, interface, comunicaciones y sistema para poder efectuar análisis y simulación y tomar decisiones de control de los mismos.• Ejemplos de este tipo modelo son el Common Information Model – CIM y los modelos que define la norma IEC61850 de componentes de subestación• Utiliza extensamente lenguajes de modelado tales como UML (Unified Modeling Language) y herramientas que lo soportan• Incluye la topología de la conexión de los componentes del modelo• El modelo puede ser generalizado o particular para aplicaciones específicas 20
    • • Incluye los elementos de integración de sistemas de las capas 4 y 5 y las funciones para toma de decisiones con base en la información de tiempo real o de datos históricos• Ejemplos de elementos integración son los componentes de la norma IEC61868 y la arquitectura integrada a servicios SOA• Ejemplos de funciones son el Estimador de Estado que trabaja sobre componentes de SCADA y la función de Outage Management que procesa datos de SCADA y AMI 21
    • • Capa de procesamiento avanzado de información como por ejemplo minería de datos para la toma de decisiones• Reúne información de varios sistemas complejos para recomendar estrategias de toma de decisiones• Soporta métrica compleja en funciones del tipo dashboard• Base del control automático para la función de “selfhealing”, control adaptativo, etc. 22
    • Ejemplo de Aplicación: Infraestructurade Medición Avanzada (AMI) 23
    • Caracterización de un proyecto Smart Grid• Un proyecto Smart Grids debe cumplir uno o más de los principios aquí estipulados: – Regla 1: Un proyecto de Redes Inteligentes necesariamente incluye por lo menos las siguientes capas: Fisica, Interface, Comunicaciones, Sistema, Modelo y Análisis. – Regla 2: Un proyecto Avanzado de Smart Grids, en adición a las capas de la regla 1 incluye la capa de Inteligencia. – Regla 3: en el caso que se tengan elementos de algunas capas previamente implementados, el proyecto de Smart Grid debe complementarlas de acuerdo con la Regla 1. – Regla 4: Un proyecto de Smart Grid puede ser dividido en fases que implementen diferentes capas en diferentes momentos. Sinembargo, la concepción del proyecto debe incluir por lo menos las capas de acuerdo con la Regla 1. 24
    • Evolución con Redes Inteligentes Red existente Red futuraPoco volumen de información Alto volumen de información (por ej. AMI)Poca orientación a la eficiencia, Alta eficiencia en toda la cadena y en elnormalmente solo pérdidas consumoNo diferencia productos que se Diferencia diferentes formas de energíaincorporan a la red por ejemplo energía limpia Poca conciencia del medio Medio ambiente es importante, seambiente incorpora concepto de sostenibleTransforma pocas formas de Transforma múltiples formas de energíaenergía centralizadamente en forma distribuidaVulnerable al riesgo derivado de Mitiga el riesgo de malfuncionamientofactores internos y externos interno y limita el impacto de factores externosOrientación a consumo fijo, Consumidor fijo o móvil, variante en elpoco variante en el tiempo tiempo (consume o genera)Elementos estáticos, larga vida Elementos dinámicos, obsolescenciaútil rápida 25
    • Conclusiones• Elementos aislados de Smart Grids agregan mayor valor cuando hacen parte de un contexto sistémico• El modelo de Referencia propuesto permite visualizar todos los elementos de una solución de Smart Grids identificando interfaces, estándares, etc.• Problemas actuales de interoperabilidad ocurren generalmente en las fronteras entre las capas identificadas• Debemos orientar a la implantación de soluciones completas para lograr los beneficios esperados. 26
    • • Iniciativa gremial y sectorial • Recomendar desarrollo de estándares y• Marco de conceptualización nacional normas sobre RI • Promotor de planes piloto• Análisis de barreras y soluciones • Promotor de proyectos colaborativos regulatorias sobre RI• Foro de pensamiento y discusión 27
    • www.colombiainteligente.com.co www.colombiainteligente.com.co
    • Preguntas??www.colombiainteligente.com.co