Curso Fotovoltaica 3/6

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OPERACIÓN

• Sistemas de control y telecomunicaciones
• Sistemas de control: components e infraestructura requerida
• Monitoreo y detección de averías
• Gestión de la información proporcionada por el sistema de control
• Seguridad de la instalación
• Protección contra robos

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Curso Fotovoltaica 3/6

  1. 1. SISTEMAS FOTOVOLTAICOS Diseño, ejecución, explotación y mantenimiento EXPLOTACIÓN DE LA PLANTA Oscar Velasco. Grupo Generalia. 22 de Marzo de 2011 www.generalia.es1
  2. 2. 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 robos2
  3. 3. 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 robos3
  4. 4. SISTEMAS DE CONTROL Y TELECOMUNICACIONES: INTRODUCCIÓN Monitorización (Monitorizar): Observar mediante aparatos especiales el curso de uno o varios parámetros fisiológicos o de otra naturaleza para detectar posibles anomalías. Telecontrol: Conjunto de mandos y dispositivos que permiten cambiar el estado de los dispositivos de la planta, desde localización remota. Razones para monitorización & control: 1.- Facturación de la producción 2.- Detección de averías/incidencias a) Disponibilidad 3.- Garantías del promotor b) Performance Ratio c) Producción (kWh./kWp)4
  5. 5. TIPOS DE INSTALACIONES FVEsta 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. Energy Transformer Photovoltaic DC / AC Meter Array Inverter Electricity Grid 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.5
  6. 6. SISTEMA DE MONITORIZACIÓN Su capacidad dependerá de los costes asumibles para la instalación  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  Actualizable6
  7. 7. 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 robos7
  8. 8. ELEMENTOS BÁSICOS DE UNA INSTALACIÓN Elemento Parámetros Incidencias Paneles - Corriente de String - Fallos de módulo - Irradiación - Fallos de aislamiento - Desalineación Inversor - Potencia instantánea - Fallos electrónicos (bajo - Energía producida rendimiento) - Emisiones CO2 - Fallos eléctricos (parada) Contador - kWh producidos - Parada del contador - Curva de carga Transformador - Tensión de fases - Red fuera de tolerancia Red - Frecuencia
  9. 9. ELEMENTOS COMPLEMENTARIOS DE UNAINSTALACIÓN Elemento Parámetros Alarmas Célula calibrada - Irradiación - Alta irradiación y baja producción Estación - Velocidad viento - Alta velocidad del viento Meteorológica - Temperatura Sensores de - Intensidad - Sobretensión Corriente - Tensiones - Corte Protecciones - Estado (abierto/cerrado) - Disparo
  10. 10. SISTEMA DE MONITORIZACIÓN. TOPOLOGÍASensores Comunicación Sala de control Alarmas Varias opciones: Server 1. Locales: 1. Recogida Sirena 1. Diseño datos 2. SMS - Cable 2. Tratamiento / comparación 3. E-mailInversor - Radio-enlace 3. Generación InternetDatalogger 2. Lógica alarmasRS232/485 - Sin Lógica: 4. Comunicación 1. BBDDEthernet - Conversor Internet 2. Web 5. LogsContador - Con Lógica: 3. Túnel - Datalogger 1. VPN DisplayRS232/485 Visualización 2. VNC
  11. 11. SISTEMA DE MONITORIZACIÓN: RUTINA Recogida de datos + AnálisisRendimiento Rendimiento ligeramente Rendimiento notablementemejor o igual inferior a previsión inferior a previsióna previsión Análisis de parámetros Diagnóstico funcionales Alarma del fallo Acciones sobre el sistema - In situ o telecontrol Incorporación mantenimiento Generación informe y/o orden preventivo y/o mejoras mantenimiento correctivo Funcionamiento correcto Log de variables e incidencias11
  12. 12. SISTEMA DE TELECONTROL. ARQUITECTURA BÁSICA Interruptores ON/OFF para rearme de sistemas PC REMOTO Control Tracker INTERNET Sistema Monitorización Gateway Server Sistema de Seguridad12
  13. 13. SISTEMA DE TELECONTROL. ARQUITECTURA AVANZADAUn sistema de telecontrol avanzado requiere mayor ancho de banda y comunicaciones robustas. - Actualizaciones Tracker - Ajustes PC REMOTO - Configuración INTERNET - Actualizaciones Sistema - Ajustes Monitorización - Configuración - Altas Gateway Server - Actualizaciones Sistema de - Ajustes: cámaras… Seguridad - Configuración13
  14. 14. COMUNICACIONES 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.14
  15. 15. COMUNICACIONES Línea GPRS UMTS Radio Vía Satélite TelefónicaCoberturaAncho deBandaFiabilidad/RobustezCosteInstalaciónCosteOperativo
  16. 16. TELEMEDIDA: FACTURACIÓN REMOTA DE LACOMPAÑÍALa facturación remota de la compañía eléctrica que ya se produce en algunos países, como enEspaña, 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 Modem RS232/485 Bus de GSM GSM Contadores Server Medida Conversor Bus de Gateway Gateway Ethernet – contadores RS232/485Compañía eléctrica Instalación generadora
  17. 17. PROBLEMAS HABITUALESReplicación 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 madurezFalta de Cobertura Regiones aisladas. Sin cobertura RTB, ADSL, UMTS o GPRS. La perdida del canal de comunicación implica la pérdida del 90% de funcionalidades.17
  18. 18. 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 robos18
  19. 19. MONITORIZACIÓN ORIENTADA A LA OPERACIÓN Para ello, lo más importante es el contador  Es el último elemento del sistema, lo que inyecto en la red, lo que voy Objetivo, a facturar.Maximizar la  Controlar que estoy inyectando la máxima energía posible a la redrentabilidad  Necesitamos referencias:  Irradiación (célula calibrada) y Temperatura.  Otros: experiencia, instalaciones referencia, etc.. El inversor nos puede ayudar a prevenir fallos futuros  Ejemplo: si sube temperatura progresivamente puede deberse a:  Un fallo técnico esporádico – REPARAR  Un fallo de diseño – REDISEÑAR  La planta podría pararse.
  20. 20. PUNTOS CLAVE EN LA OPERACIÓN  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 protección20
  21. 21. MONITORIZACIÓN ORIENTADA A LA OPERACIÓNEjemplo de monitorización orientada a la operación: Parque Solar Valdecarábanos. España
  22. 22. SISTEMA DE TELECONTROL: INTRODUCCIÓN Control de los dispositivos de la planta desde localización remota  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. Está ligado al sistema monitorización (datos)22
  23. 23. ENVÍO DE INFORMACIÓN PARA EL MANTENIMIENTO 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..23
  24. 24. MANTENIMIENTO DEL INVERSOR Tipos de fallos: 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 red24
  25. 25. MANTENIMIENTO DEL INVERSORProblemas más corrientes:  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 temperatura25
  26. 26. MANTENIMIENTO DEL SEGUIDOR 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.26
  27. 27. 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 robos27
  28. 28. SEGURIDAD EN LA PLANTA. INTRODUCCIÓN 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
  29. 29. SEGURIDAD EN LA PLANTA: OPCIONES 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 Los métodos de seguridad evolucionan en función de la capacidad que van adquiriendo a su vez los asaltantes
  30. 30. ESQUEMA GENERAL DE SEGURIDAD DE PLANTA Fuente: PYSEC Seguridad
  31. 31. 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 robos31
  32. 32. PERSONAL EN LA PLANTA 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.
  33. 33. SISTEMA DE VIDEOVIGILANCIA CCTV vs IPCCTVCircuito Cerrado deTelevisión.Necesitan líneasdedicadas TX VideoSistema IP Versatilidad Buena calidad Buena transmisión Menos cableado Recomendado Fuente: Condev Sistema IP
  34. 34. ELEMENTOS DEL SISTEMA DE VIDEOVIGILANCIADigital Video Recorder (Encoder/Decoder) Calidad D1 en tiempo real Gran capacidad grabación D1 Quality Opcionales: - Full D1 video is 720x480.  Gestión de alarmas y relés - Cropped D1 is 704x480. - Half D1 video is 352x480  Telecontrol y gestión remota cámaras  Analizador de video  Mediante Software especializado  Más caro, pero muy buena prestación  Detección de movimiento
  35. 35. ELEMENTOS DEL SISTEMA DE VIDEOVIGILANCIACámara IP / Analógica Cámaras IP / analógica Calidad D1 a tiempo real.Cámaras largo alcance (Varios Km*) Visión las 24h Zoom óptico 60xInfrarrojos 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). * Según especificaciones, hasta 15 km.
  36. 36. SISTEMAS ANTI-INTRUSIÓNSistema de sensores perimetralesMejor 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 Zonas de tránsito  Enterrada. Más cara (zanjeado) Intervalo temperatura: -30º a 75º
  37. 37. SISTEMA ANTI-INTRUSIÓNDetectores 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
  38. 38. SISTEMA ANTI-ROBOCosido 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
  39. 39. SISTEMA ANTI-ROBOControlador de String. Hibrido para monitorización y seguridadDurante el día Controla la potencia (Tensión/Intensidad) circulando por los arrays de paneles. Protege la instalación con fusibles integradosDurante la noche También controla un corte en el cable, aunque no haya intensidad/tensión Sistema novedoso
  40. 40. GESTIÓN DE ALARMASAlarma Local: Sirena, Iluminación, Altavoces Estudiar los inputs Disuasorio -Visibilidad planta -Distancia a entidadEnvío personal empresa: de seguridad SMS, Mail, Llamada -Etc. Dos opciones Conocimiento para control, aviso Sirena -Disuasoria: antes de roboAviso entidad de Seguridad: - Durante robo: atrapar al ladrón Privada (a las autoridades públicas o seguridad privada)  Tener en cuenta distancia entre la entidad y la planta solar.
  41. 41. OTRAS POSIBILIDADES DE SEGURIDADRondas electrónicasEn 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 instaladasSeguridad de instalaciones en cubiertaEs 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

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