MONITORIZACIÓN WIRELESS DE INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA DE 56 KW P EN EL PARQUE TECNOLÓGICO DE ANDALUCÍA BASADA EN LA TECNOLOGÍA OPC

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1 MONITORIZACIÓN WIRELESS DE INSTALACIÓN FOTOVOLTAICA DE 56 KW P EN EL PARQUE TECNOLÓGICO DE ANDALUCÍA BASADA EN LA TECNOLOGÍA OPC * Sidrach-de-Cardona M., * Carretero J., * Pereña A., ** Mora-López L, ** Martínez I. *** Aritio M, *** Perpiñan O. * Dpto. de Física Aplicada II. ** Dpto. de Lenguajes y Ciencias de la Computación. E.T.S. de Ingeniería Informática. Universidad de Málaga. Campus de Teatinos. Universidad de Málaga Málaga. España. Tlf: Fax: *** Isofotón S.A. c/ Montalban Madrid. España. Tlf: Fax: RESUMEN Este artículo describe el proyecto llevado a cabo en el Parque Tecnológico de Andalucía por la empresa Isofotón y la Universidad de Málaga para la instalación de una planta fotovoltaica de 56 KWp y una monitorización de la misma sin utilizar cables utilizando tecnología wireless y tecnología OPC. La instalación consistente en 532 módulos fotovoltaicos I106/12 de Isofotón distribuidos en grupos de 28 conectados a 19 inversores, de los cuales 12 de ellos son inversores Solete 2500 y 7 Ingecon Sun La tecnología OPC ha ofrecido la manera de interconectar todos los dispositivos de manera totalmente homogénea lo que permitirá la inclusión de nuevos elementos sin efectuar grandes cambios en el mismo. Se ha desarrollado una herramienta que proporciona de manera visual y de forma atractiva información en tiempo real del estado de la planta así como información de cada una de sus variables. A su vez, se ha implementado un servidor Web que permite la visualización de manera remota a través de Internet. PALABRAS CLAVE: Energía Solar, Fotovoltaica, Monitorización, OPC, Wireless, Tiempo Real, Web ABSTRACT This paper describes the project carried out at the Technological Area of Andalusia by the University of Málaga and Isofotón, for the installation of a 56 KWp photovoltaic plant and for its monitoring by using wireless and OPC technology. The installation has 532 photovoltaic modules I106/12 of Isofotón distributed in groups of 28 that are connected to 19 inverters, 12 of them 12 are Solete 2500 and 7 Ingecon Sun. OPC technology has allowed the interconnection of devices in a totally homogeneous way, which will permit the integration of new elements without making too many changes. A new tool has been developed that offers in real time and in a visual and attractive way information of the state of the plant as well as the information of each of their variables. At the same time, a Web server has been implemented to allow the remote monitoring via Internet. Web KEYWORDS: Solar Energy, Photovoltaic, Monitoring, OPC, Wireless, real time,

2 INTRODUCCIÓN La reciente tecnología OPC (Ole for Process Control) es la nueva y exitosa apuesta de interconexión de dispositivos industriales ofreciendo una gran versatilidad, seguridad, robustez y alto rendimiento. Cada vez son más los proyectos que se emprenden utilizando este nuevo paradigma de diseño por sus grandes ventajas y exitosos resultados. OPC define un estándar de intercambio de información y las reglas de negociación entre dispositivos de diferentes tipos. Así cualquier dispositivo que posea un software de control OPC podrá conectarse con cualquier software cliente OPC consiguiendo de esta manera una gran flexibilidad y conectividad, y la capacidad de añadir diferentes dispositivos a un software de control y adquisición de datos sin tener que modificar el mismo. Por esto para la realización de este proyecto se utilizará OPC ya que permitirá la conexión de cualquier tipo de inversores o dispositivos de datos una vez terminada la aplicación sin tener que modificarla con solo realizar el software OPC específico para cada dispositivo. Tradicionalmente, cada diseñador de software necesitaba construir su propia interfaz o dispositivo driver para poder intercambiar información entre sus dispositivos hardware. OPC elimina esta restricción definiendo una interfaz común y de alto rendimiento que permite que el trabajo sea hecho una sola vez y reutilizado en cualquier aplicación de control y monitorización. El trabajo del estándar OPC actualmente está avalado por mas de las 200 compañías y asociaciones más importantes del sector como por ejemplo Microsoft, CERN, Compaq o National Instruments, lo que garantiza un soporte constante y continuas revisiones del estándar. El proyecto consiste en la realización de un sistema software de monitorización de una instalación fotovoltaica consistente en 532 módulos fotovoltaicos I106/12 de Isofotón distribuidos en grupos de 28 conectados a 19 inversores, de los cuales 12 de ellos son inversores Solete 2500 y 7 Ingecon Sun En la Fig. 1 se muestra un esquema general de este sistema software. Instalación fotovoltaica Hardware Inversor Inversor Inversor Inversor RS485 RS485 Nport Server Lite Antena Software Servidor OPC Tecnología OPC Servidor OPC Comunicación Wireless Internet Punto de acceso Software de monitorización Fig. 1. Esquema general de monitorización de la planta.

3 Este sistema sirve para evaluar el funcionamiento en condiciones reales y para ángulos diferentes, proporcionando diversas herramientas para llevar a cabo este estudio. El sistema registra la información tanto de las señales analógicas como la que envía cada uno de los inversores del sistema. Los canales analógicos recogen información de la irradiancia incidente en el plano de los módulos, temperatura ambiente y temperatura de módulos. La información que manda cada inversor está definida por el fabricante y se comunica por un puerto RS-232 o RS-485, dependiendo del fabricante. La representación de la información se realizará utilizando gráficas, pudiendo también generar informes en diferentes formatos para la presentación de resultados en diversos medios. El sistema de monitorización no incluye ningún dispositivo de Data Logger para la extracción continuada de datos de los inversores, ya que el sistema se conecta directamente a estos vía wireless. El programa de adquisición de datos (Fig. 2) será el encargado de monitorizar la instalación y dispondrá de las siguientes funcionalidades: Configuración de los elementos que forman parte del sistema: Número de inversores. Configuración de los parámetros de los diferentes inversores. Configuración de las distintas señales analógicas. Establecimientos de parámetros para la comunicación a través de la red Wireless. Gráficos en tiempo real de cualquier variable, en puntos o barras. Displays con el valor actual de cualquier variable. Situación del sistema o de alguna de sus partes: encendido, apagado, activo. Herramientas de análisis de los datos: Balances diarios, eficiencias, etc. Históricos de datos y su representación gráfica. Acceso en tiempo real y de datos históricos a través de la Web. Fig. 2. Pantalla principal del software de monitorización de la planta fotovoltaica

4 METODOLOGÍA El proyecto engloba la realización de dos herramientas principales: Por un lado se dispondrá de un software encargado de realizar la configuración física de una instalación fotovoltaica, como puede ser la definición de las comunicaciones, la estructura de la planta a monitorizar, etc. Esta herramienta también permitirá al usuario introducir aquellos parámetros referentes a las características de interfaz del sistema final. Una segunda herramienta será la encargada de llevar a cabo el proceso de monitorización, cargando los datos de configuración suministrados por la herramienta anterior. De esta forma se abstraen por un lado los datos genéricos de configuración de una instalación fotovoltaica con los datos de la monitorización en sí, consiguiendo que una misma aplicación cliente de monitorización pueda ser adaptada a otras instalaciones existentes. Para poder llevar a cabo el desarrollo de este sistema se hace necesario el desarrollo de una serie de Módulos bien diferenciados que a continuación se detallan: Protocolo de Comunicaciones Las comunicaciones estarán basadas en el estándar OPC (Ole for Process Control). Para la utilización de un sistema que utilizará un estándar OPC será necesario realizar para cada dispositivo que no lo tenga, un servidor OPC. De esta manera las comunicaciones con dicho dispositivo serán mucho más rápidas, robustas y eficientes y estarán desacopladas del sistema global. Puesto que los inversores que forman parte del sistema son de dos tipos, deberá realizarse un servidor OPC para cada uno de ellos, uno para los inversores Ingecon que poseen un protocolo basado en el estándar modbus y otro para los inversores Solete de Enertron cuyo protocolo es propietario. La inclusión de un nuevo tipo de inversor en el proyecto, supondría solamente el estudio y la realización del mismo y el desarrollo del servidor OPC que lo gestione. Para la realización de un controlador OPC será necesario seguir los siguientes pasos. 1. Estudio del dispositivo a conectar. 2. Estudio del protocolo que utiliza dicho dispositivo. 3. Conversión del protocolo actual al protocolo OPC. 4. Desarrollo e implementación del protocolo OPC para dicho dispositivo 5. Fase de prueba. La realización de un controlador para cada dispositivo proporciona una alta capacidad de conexión de dicho dispositivo con multitud de software existente ofreciendo de esta manera una alta flexibilidad a la hora de conectarse con el sistema final. La ventaja de utilizar OPC estriba del hecho que la sustitución del tipo de inversor dentro del sistema no es un acontecimiento dramático permitiendo una fácil sustitución o ampliación del sistema con mínimas modificaciones.

5 Base de Datos Los datos obtenidos del sistema se almacenarán en una base de datos relacional. En la base de datos se almacenará la información del proyecto actual, así como la información de todas las medidas de manera lógica y ordenada lo que permitirá la posterior recuperación de la misma de manera eficiente para la visualización, análisis o generación de informes, así como la posibilidad de su exportación en formatos de intercambio estándares suministrados por diversos organismos. Como sistema gestor de base de datos (SGBD) hemos seleccionado por su gran fiabilidad y alto rendimiento Firebird (http://www.firebirdsql.org/). Una base de datos libre y gratuita de gran estabilidad y rendimiento. Generador de Informes y Gráficas La necesidad de poder ver los datos en formatos fácilmente comprensibles así como la utilidad de poder disponer de informes se ha visto como una de las necesidades principales del proyecto. El sistema es capaz de visualizar los datos de una instalación en diferentes formatos de gráficas (Fig. 3 y Fig. 4) para su posterior análisis, con la capacidad de imprimir y exportar dichos esquemas para la realización o publicación de resultados. Además, la generación automática de informes configurables permite disponer de los resultados de manera uniforme y lista para ser distribuido en cualquier medio. Fig. 3. Gráfica de la Potencia en Continua de un inversor Fig. 4. Gráfica de la Energía Diaria del Sistema

6 Tiempo real y visualización a través de la Web Debido a la cada vez mayor interconexión de proyectos a la Web y la necesidad de una monitorización remota del sistema se ha desarrollado un servidor Web que es capaz de mostrar en tiempo real el estado de las condiciones del sistema así como de sus variables, incluyendo a su vez la capacidad de publicar información general sobre la planta y el proyecto. CONCLUSIONES La implantación de plantas fotovoltaicas es cada vez más frecuente por lo que el desarrollo del software para su control y monitorización debe poder desarrollarse cada vez en menos tiempo y de manera más eficiente permitiendo así que el coste total de la instalación no se vea aumentado por los costes de desarrollo del software. La tecnología OPC ha demostrado que se puede desarrollar productos de manera modular y luego reutilizarlo para otras instalaciones o proyectos. Todo esto, integrado con la utilización de Internet permite disponer de software de control y monitorización versátil y funcional para el apoyo, estudio y utilización de la tecnología fotovoltaica. AGRADECIMIENTOS Este trabajo ha sido realizado gracias a un contrato de investigación entre Isofotón y la Universidad de Málaga, en colaboración con el grupo Metalogic (ganadores del Spin-Off 2003 por la Universidad de Málaga). Los autores quieren agradecer a la empresa Isofotón el apoyo económico y la confianza demostrada para la realización de este proyecto. REFERENCIAS Enlace URL: Web del grupo Metalogic con información y utilidades sobre tecnología OPC.

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