Junta Directiva. Comité Técnico Operativo. Comité Editorial. Boletín IIE

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2 Boletín IIE Junta Directiva Presidente: Alfredo Elías Ayub, director general de la Comisión Federal de Electricidad Secretario: Gabriel Garza Herrera, presidente de la Cámara Nacional de Manufacturas Eléctricas Consejeros propietarios: Mauro Díaz Domínguez, coordinador de asesores de la C. Secretaria de Energía Néstor Félix Moreno Díaz, director de Operación de la Comisión Federal de Electricidad Rodolfo Nieblas Castro, director de Modernización de la Comisión Federal de Electricidad Florencio Aboytes García, subdirector de Programación de la Comisión Federal de Electricidad José Abel Valdez Campoy, subdirector de Distribución de la Comisión Federal de Electricidad José Narro Robles, rector de la Universidad Nacional Autónoma de México Yoloxochitl Bustamante Diez, directora general del Instituto Politécnico Nacional Enrique Fernández Fassnach, rector general de la Universidad Autónoma Metropolitana Juan Carlos Romero Hicks, director general del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología Carlos Vélez Ocón, consultor Ramiro García Sosa, consultor Comisarios públicos: Juan Edmundo Granados Nieto, Encargado del Despacho del Delegado y Comisario Propietario del Sector Energía de la Secretaría de la Función Pública Invitados: Emiliano Pedraza Hinojosa, director general de la Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía Gerardo Lozano Dubernard, Béjar, Galindo, Lozano y Compañía, S. C., socio director Miguel Vázquez Rodríguez, presidente de la Comisión de Innovación y Tecnología de la Cámara Nacional de Manufacturas Eléctricas Comité Técnico Operativo Presidente: Julio Alberto Valle Pereña, Secretaría de Energía Secretario técnico: Fernando A. Kohrs Aldape, Instituto de Investigaciones Eléctricas Néstor Félix Moreno Díaz, Comisión Federal de Electricidad Juan Edmundo Granados Nieto, Secretaría de la Función Pública Carlos Alberto Treviño Medina, Secretaría de Hacienda y Crédito Público José Narro Robles, Universidad Nacional Autónoma de México Yoloxochitl Bustamante Diez, Instituto Politécnico Nacional Enrique Fernández Fassnach, Universidad Autónoma Metropolitana Juan Carlos Romero Hicks, Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología Emiliano Pedraza Hinojosa, Comisión Nacional para el Uso Eficiente de la Energía Miguel Vázquez Rodríguez, Comisión de Innovación y Tecnología de la Cámara Nacional de Manufacturas Eléctricas Comité Editorial Julián Adame Miranda, director ejecutivo Ángel Fierros Palacios, director de Energías Alternas Salvador González Castro, director de Sistemas de Control Rolando Nieva Gómez, director de Sistemas Eléctricos José M. González Santaló, director de Sistemas Mecánicos Fernando A. Kohrs Aldape, director de Planeación y Apoyo Técnico Institucional José Alfredo Pérez Gil y García, director de Administración y Finanzas Francisco Escárcega Rodríguez, coordinador de Comunicación Institucional Gladys Dávila Núñez, jefa del Departamento de Difusión Federico Estrada Arias, coordinador editorial Arturo Fragoso Malacara, diseño gráfico Verónica García Rodríguez, diagramación y formación Wendy Lugo Sandoval, publicación electrónica Sergio Ortega López, fotografía Ana María Sámano Ramírez, distribución Boletín IIE es una publicación trimestral, de distribución gratuita y editada por el Departamento de Difusión, del Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE). Los artículos firmados son responsabilidad de sus autores. El material de este Boletín sólo puede reproducirse parcial o totalmente, con la autorización escrita del IIE. Certificado de licitud de título Franqueo pagado, publicación periódica, permiso número , características , autorizado por Sepomex. El tiraje de esta publicación es de 1,500 ejemplares. Impreso en los talleres de Dicograf, S.A. de C.V. Av. Poder Legislativo 304, colonia Prados de Cuernavaca, Cuernavaca, Morelos, México.

3 julio-septiembre-10 Sumario Sumario 94 Editorial 95 Divulgación Incorporación de electrodomésticos al concepto de red eléctrica inteligente. Gilberto Vidrio López, Roberto Castán Luna, Fernando Ramírez Garduño, David Pascacio Maldonado, Francisco Antón Gabelich y Alfredo Díaz Fernández Se presenta un sistema para la incorporación de electrodomésticos al concepto de red eléctrica inteligente, desarrollado por el IIE y la empresa mexicana MABE, para optimizar la eficiencia energética en los consumidores mediante la administración de la operación de los electrodomésticos. 102 Tendencias tecnológicas Introducción al concepto de microrredes. Raúl Velázquez Sánchez, Héctor G. Sarmiento Uruchurtu, José L. Silva Farías, Gilberto Vidrio López y Rolando Nieva Gómez Se define el concepto de microrred y los elementos que la conforman, como resultado de nuevas tecnologías participantes en la generación de energía eléctrica y de avances en las tecnologías de información y comunicaciones. 109 Artículos técnicos Arquitectura base de interoperabilidad semántica para el sistema eléctrico de distribución inteligente en la CFE. Alfredo Espinosa Reza, Raúl García Mendoza, Jesús F. Borjas Díaz y Benjamín Sierra Rodríguez Se presenta la arquitectura física y lógica de la plataforma de interoperabilidad definida para los Sistemas de Gestión de la Distribución, de la Subdirección de Distribución de la Comisión Federal de Electricidad en México. 116 Comunidad IIE Registro del IIE ante la Dirección General de Profesiones de la SEP El IIE colabora con ALSTOM para realizar pruebas de equipos DEHC Se realiza el ensamble vertical del primer aerogenerador en el CERTE Participa el IIE en el congreso IEEE Innovative Smart Grid Technologies Conference Realiza el IIE taller para Mapa de Ruta de la tecnología fotovoltaica en México El IIE obtiene segundo lugar en el premio ADIAT a la Innovación Tecnológica 2010 El IIE recibe el Premio Morelos a la Calidad y Competitividad Se reúnen directivos del IIE con ejecutivos del Grupo Xignux 120 Breves técnicas La automatización de la distribución en la red inteligente. Ma. de Lourdes Gallegos Grajales y Cuitlahuac Picasso Blanquel Sensores en sistemas eléctricos de potencia y su papel en las redes inteligentes. José Ramírez Niño, Rito Mijárez Castro, Pablo H. Ibargüengoytia González y Gerardo Montoya Tena Sistema de medición avanzada para usuarios geográficamente concentrados. Gilberto Vidrio López, Roberto Castán Luna, Fernando Ramírez Garduño y David Pascacio Maldonado 128 Artículos de investigación Metodología para establecer el perfil que define una meta-especificación que aplica a subestaciones de distribución -caso México- basada en la norma IEC Cuitlahuac Picasso Blanquel, Carlos Chairez Campos, Joaquín García Hernández, Hebert Godínez Enríquez, Francisco C. Poujol Galván, Dionisio A. Suárez Cerda, Andrés Villalobos Romo, Rosa E. Llamas González y Carlos Samitier Otero Se presenta un caso de estudio de automatización de subestaciones eléctricas en la Comisión Federal de Electricidad (CFE), en el cual se ha tomando como referencia la norma IEC61850 y en el que se define una metaespecificación para los sistemas de protección, control, medición y comunicaciones requeridos por las subestaciones de distribución eléctrica. Artículo presentado originalmente en el Décimo Tercer Encuentro Regional Iberoamericano de Cigré, en Puerto Iguazú, Argentina, del 24 al 28 de mayo de

4 Boletín IIE Editorial Editorial Desde el surgimiento de la computadora y los sistemas computacionales, términos como internet, ciberespacio, ciberinfinito, tecnologías de información, e inteligencia artificial, entre otros, se han vuelto parte de nuestro lenguaje cotidiano y una parte importante del quehacer de muchas organizaciones y empresas. El interés y la necesidad de optimizar los procesos, así como de estar a la vanguardia científica y tecnológica, han llevado a muchos centros de investigación a desarrollar tecnologías tanto para el sector privado como para el público, y para muestra basta revisar lo que el Instituto de Investigaciones Eléctricas ha hecho para el sector eléctrico mexicano, particularmente para la Comisión Federal de Electricidad, en los segmentos de generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica. Un campo fértil para la innovación son las redes eléctricas inteligentes o smart grids, las cuales, aprovechando la infraestructura de comunicaciones, redes de datos e internet, permiten supervisar y controlar el flujo eléctrico y hasta son capaces de contribuir en la disminución del calentamiento global. Se trata de ampliar las opciones que tienen los consumidores para lograr ahorros en su consumo de energía eléctrica y de integrar a la red eléctrica la generación de electricidad proveniente de fuentes renovables. También se trata de facilitar el acceso a la red a usuarios cada vez más sofisticados, que requieren suministro de calidad propia de la era digital y que en un futuro cercano contarán con capacidad de generación propia, distribuida en las redes de baja y media tensión, así como un número creciente de vehículos eléctricos que se reabastecerán de energía conectándose a la red eléctrica, pero, cómo es esto posible? La sección de tendencia tecnológica habla de los beneficios que una microrred proporciona a los usuarios en cuanto a confiabilidad y calidad del servicio, así como de los beneficios a la empresa suministradora al resolver problemas de sobrecargas en sus instalaciones. El artículo técnico presenta la arquitectura física y lógica de la plataforma de interoperabilidad definida para los Sistemas de Gestión de la Distribución de la Subdirección de Distribución de la Comisión Federal de Electricidad en México. En comunidad IIE se hace una breve reseña de los eventos ocurridos en el Instituto, así como de los congresos y coloquios en los que se participó nacional e internacionalmente. Las breves técnicas nos hablan de la automatización de la distribución en la red inteligente, de los sensores en sistemas eléctricos de potencia y su papel en las redes inteligentes, así como de un sistema de medición avanzada para usuarios geográficamente concentrados. En el artículo de investigación se habla de la metodología para establecer el perfil que define una meta-especificación que aplica a subestaciones de distribución -caso México- basada en la norma IEC Es un hecho: las redes eléctricas inteligentes tienen como objetivo principal poner la tecnología al servicio de las empresas y los usuarios, con el fin de obtener un beneficio que redunde no sólo en un desarrollo sustentable, sino que garantice la fortaleza de una gran red eléctrica y maximice su eficiencia energética en todos los niveles. El Boletín IIE número 3 de 2010 nos da la respuesta y para ello se habla, en la sección de divulgación, sobre la incorporación de electrodomésticos al concepto de red eléctrica inteligente. 94

5 julio-septiembre-10 Divulgación Incorporación de electrodomésticos al concepto de red eléctrica inteligente Gilberto Vidrio López 1, Roberto Castán Luna 1, Fernando Ramírez Garduño 1, David Pascacio Maldonado 1, Francisco Antón Gabelich 2 y Alfredo Díaz Fernández 2 Resumen Las redes eléctricas inteligentes (smart grids) se consideran como un modelo óptimo para el suministro de energía, desde las plantas de generación hasta los consumidores, mejorando la eficiencia, la confiabilidad, la disponibilidad y la seguridad del suministro y uso de la energía eléctrica; todo esto mediante la aplicación de tecnologías avanzadas de información, de comunicaciones robustas en ambos sentidos, de control, de protección, de medición, sensores avanzados y de computación distribuida, contando con estructuras de datos para lograr cumplir con las interoperaciones que se manejan en toda la red. Todo lo anterior trae consigo nuevas vulnerabilidades al sistema eléctrico, por lo tanto, otro de los temas de actualidad es cómo mejorar la seguridad informática (cyber security) de la red eléctrica. Comúnmente, el enfoque de las redes eléctricas inteligentes hacia los consumidores finales toma la forma de medición inteligente (smart metering) como un medio de enlace para la interacción empresa eléctricaconsumidor. Los electrodomésticos inteligentes y los displays remotos (IHD, por sus siglas en inglés), interconectados con medidores inteligentes (smart meters) por medio de redes de comunicación de área residencial (HAN, por sus siglas en inglés), permiten a los consumidores tomar parte activa en los programas de las empresas eléctricas, relacionados con el uso eficiente de la energía y con el impacto ambiental. 1 Instituto de Investigaciones Eléctricas (IIE) La nueva generación de electrodomésticos está siendo diseñada para reducir drásticamente su consumo de energía, de forma que sean más amigables con el medio ambiente. 2 MABE 95

6 Boletín IIE Divulgación En este artículo se presenta un sistema para la incorporación de electrodomésticos al concepto de red eléctrica inteligente, desarrollado por el IIE y la empresa mexicana MABE, para optimizar la eficiencia energética en los consumidores mediante la administración de la operación de los electrodomésticos. El sistema proporciona información en tiempo real acerca del consumo y uso de la energía, así como los medios para controlarlos y administrarlos de manera eficiente, mediante la activación de controles en los electrodomésticos (refrigeradores, lavadoras, etc.) de manera automática o manual, a solicitud del usuario. Adicionalmente, con el sistema se obtienen beneficios comunes tales como: eficiencia, confiabilidad y seguridad de la red y del servicio eléctrico, así como la protección del medio ambiente al coadyuvar con los planes de las empresas de electricidad, en la implantación del concepto de red eléctrica inteligente. Introducción Las empresas de electricidad de todo el mundo están enfrentando grandes retos, derivados de una infraestructura que está envejeciendo y del creciente consumo de energía que impacta en la degradación del medio ambiente por el cambio climático y el agotamiento de recursos naturales; quemar más carbón y gas para atender la creciente demanda de energía contribuye a un aumento en las emisiones de dióxido de carbono, justo cuando la presión y esfuerzos actuales son hacia su reducción. La administración eficiente de la energía (considerada el quinto combustible ) juega un papel importante en la reducción del consumo, ayudando por consiguiente a cerrar la brecha entre el suministro y la demanda, así como en la reducción de las emisiones de dióxido de carbono. Las redes eléctricas inteligentes abordan esta problemática, señalando la necesidad de métodos más inteligentes para la generación, transmisión y distribución de la electricidad, ya no pensando solamente en aumentar la capacidad de generación para enfrentar la demanda, sino para un uso más eficiente de la energía. Prácticamente en todas las empresas de electricidad a nivel mundial, cerca del 90% de las interrupciones y disturbios del servicio eléctrico se originan en la red de distribución, de manera que actualmente, una de las grandes prioridades es la inversión en tecnologías inteligentes de distribución. En este proceso de incorporación proactiva de los consumidores, a los procesos de la energía como estrategia para optimizar la eficiencia energética, los sistemas de infraestructura de medición avanzada (AMI, por sus siglas en inglés) constituyen la piedra angular, ya que permiten a los consumidores la administración eficiente del consumo eléctrico en sus hogares y negocios, con el consiguiente ahorro de electricidad y de dinero. El medidor inteligente es el elemento de los sistemas AMI que engrana al consumidor con la empresa de electricidad, bajo una comunicación en ambos sentidos. Pero hasta este punto, la tecnología se limita a mediciones mejoradas sobre la energía consumida, y los retos para optimizarla sólo se pueden lograr llevando el concepto AMI al interior de las instalaciones de los consumidores, para traducir las capacidades de los medidores inteligentes en información que los consumidores puedan usar para administrar y reducir su consumo eléctrico. Para el caso de consumidores residenciales, lo anterior se está dando mediante la incorporación de electrodomésticos inteligentes a la red eléctrica inteligente, a través de redes de comunicación HAN que interconectan estos electrodomésticos con el medidor inteligente. Con este enfoque se ha demostrado la optimización de la eficiencia energética y la operación del sistema eléctrico, a través de una estrecha relación empresa-consumidor, facilitada por medios de comunicación y redes de información versátiles, así como mediante dispositivos de protección, control, medición y monitoreo del sistema eléctrico, conectados en red con herramientas de diagnóstico inteligente y sistemas empresariales que auxilian en situaciones tales como: identificación de problemas de mantenimiento antes de que conduzcan a fallas en los equipos de la red eléctrica, balance del suministro y la demanda ante condiciones normales y de contingencia, etc. 96

7 julio-septiembre-10 Divulgación Qué es un electrodoméstico inteligente? Un electrodoméstico inteligente es aquél que cuenta con elementos relacionados con el uso y consumo de energía, los cuales son capaces de monitorear, proteger y ajustar de manera automática su operación de cara a las necesidades del propietario, y a la obtención de beneficios tanto para la empresa de electricidad como para el consumidor, tales como: servicio eléctrico óptimo, prolongación de la vida útil del electrodoméstico, disminución de interrupciones del suministro eléctrico y protección del medio ambiente. Algunas de las características más importantes de los electrodomésticos inteligentes son: Respuesta a señales de la empresa de electricidad, de manera que el usuario pueda contribuir, de forma manual o automática, al control de la demanda pico, así como a situaciones de emergencia del sistema eléctrico, ayudando, por ejemplo, a prevenir variaciones de voltaje y apagones. Darle información al usuario para decidir y hacer un mejor uso de la energía eléctrica. Hoy en día la tecnología está disponible para incorporar en los electrodomésticos, dispositivos electrónicos que los habiliten para enviar información en tiempo real a la empresa de electricidad, acerca de su consumo de energía, así como para permitir el apagado cuando la energía sea más cara o durante los periodos de demanda pico. Con esta tecnología, los perfiles de consumo de los clientes podrán conocerse a detalle, habilitando a la empresa de electricidad y a los consumidores mismos, a trabajar en conjunto para la consecución de objetivos de beneficio común. Esto conlleva a un control eficaz y eficiente del lado de la demanda. Estado de la práctica Diversos estudios realizados a nivel mundial demuestran que algunos de los electrodomésticos utilizados en el hogar, como refrigeradores, lavadoras, lavavajillas, hornos de microondas, etc., son los que aportan mayor porcentaje en el consumo total de energía (figura 1). Figura 1. Consumos aproximados promedio de aparatos eléctricos por hogar. La nueva generación de electrodomésticos está siendo diseñada para reducir drásticamente su consumo de energía, de forma que sean más amigables con el medio ambiente (figura 2). En algunos países como México, los gobiernos otorgan incentivos para fomentar la adquisición de estos aparatos. Entre los primeros automatismos en aparecer en el mercado para controlar el consumo de energía de los electrodomésticos está el uso de internet de banda ancha para controlar el apagado/encendido, a través de dispositivos electrónicos embebidos en los electrodomésticos, con capacidad de conexión a internet. En este sentido, las redes eléctricas inteligentes proporcionan herramientas más eficaces para que los consumidores efectúen una administración eficiente de su consumo eléctrico mediante, por ejemplo, el envío de información en tiempo real acerca de su consumo de energía para controlar el apagado de sus electrodomésticos, en los periodos en que el costo de la energía sea más alto o en demandas pico. La supervisión funcional continua de los electrodomésticos es una acción adicional para la optimización del consumo eléctrico en el hogar, ya que a partir del análisis estadístico de eventos funcionales del electrodoméstico (ciclos de apertura/cierre de puertas, ciclo de trabajo del compresor del refrigerador, etc.) es posible detectar anomalías o condiciones de operación, que pudieran provocar incrementos anormales en el consumo eléctrico. Apoyando esta supervisión con la verificación continua del consumo eléctrico total de los hogares es posible hacer aún más eficiente el uso de la energía. 97

8 Boletín IIE Divulgación Figura 2. Tendencia del consumo de energía de electrodomésticos. El estado de la práctica y la tendencia tecnológica en la administración de la energía y la eficiencia energética, lo está marcando el concepto de respuesta a la demanda (DR, por sus siglas en inglés), en el sentido de que pone al alcance de los consumidores las herramientas y los medios necesarios para acceder a la información y para contar con el control total de su consumo eléctrico. En este contexto se encuentran los electrodomésticos inteligentes y el elemento central de este concepto es el llamado Sistema de Administración de la Energía en el Hogar (HEMS, por sus siglas en inglés), el cual, interconectado con los electrodomésticos a través de la red de comunicación HAN, permite una estrategia total de control del consumo y uso de la energía en el hogar. Un elemento primordial de los HEMS es el IHD. Con el IHD, los consumidores pueden tener un control completo sobre su consumo global y, en particular, de sus electrodomésticos inteligentes; pueden interactuar con la empresa de electricidad mediante mensajes en ambos sentidos; tienen, en todo momento, información en tiempo real acerca del estado funcional del sistema eléctrico, de la demanda, de los precios de la energía, etc., contribuyendo, adicionalmente, a una respuesta más rápida del sistema ante fallas en el suministro, la demanda pico, etc. Tendencias Una de las tendencias en los electrodomésticos inteligentes consiste en la incorporación en éstos de dispositivos electrónicos que sensan, de manera continua, algunos parámetros de la red eléctrica (por ejemplo, la frecuencia de la línea), lo que les permite detectar posibles problemas en la red y actuar en consecuencia, apagando el electrodoméstico o algunas de sus funciones, hasta que el sistema eléctrico se estabilice. Esto hace que se extienda la vida útil del electrodoméstico y se coadyuve con la empresa de electricidad en la operación óptima de la red. Otra tendencia apunta hacia el registro del consumo de energía individual de cada electrodoméstico, en un ambiente HEMS. Se distinguen dos tendencias principales para el registro del consumo: a) Mediante algoritmos de análisis de señales de potencia; b) Mediante cálculo de energía, partiendo de mediciones de voltajes y corrientes. Ambos métodos enfrentan ventajas y desventajas. La ventaja para el primero es el menor precio; la desventaja es la relativamente una pobre exactitud del registro. La ventaja para el segundo método es la exactitud; la desventaja es el precio. Los avances en la electrónica favorecerán en el futuro a este último método. Otra tendencia de los dispositivos inteligentes en el hogar es hacia el registro de información cada vez más sensitiva, y que tiene que ver más con la explotación de la infraestructura de la red eléctrica inteligente, para la oferta de servicios de valor agregado. Dentro de esta tendencia, por ejemplo: un refrigerador inteligente será capaz de utilizar información de etiquetas de identificación por radiofrecuencia (RFID, por sus siglas en inglés) para detectar la fecha de caducidad en alimentos y medicinas, pudiendo recopilar información estadística útil para empresas detrás de dichos productos. El desarrollo de este tipo de tecnologías empieza a involucrar discusiones y leyes acerca de los derechos a la privacidad de los consumidores. 98

9 julio-septiembre-10 Divulgación Qué se está haciendo en el IIE? El Sistema Integral de Medición (SIM-IV), desarrollado en el IIE es un sistema AMI, competitivo en el ámbito mundial, y uno de los componentes clave en las redes eléctricas inteligentes. Su objetivo es ofrecer a las empresas de electricidad, un sistema que integra los equipos y funciones de medición de la energía eléctrica, necesarios para la generación de información para diversas áreas, tales como: facturación, atención al cliente, pérdidas de energía, mantenimiento y control de fallas de las redes eléctricas, y que puede ser personalizado, dada su arquitectura modular y escalable, minimizando riesgos de obsolescencia. En un proyecto conjunto del IIE con la empresa mexicana MABE, se desarrolló una aplicación del SIM-IV referente a la incorporación de electrodomésticos a la red eléctrica inteligente. En este proyecto, el IIE desarrolló el hardware y el software necesarios para incorporar al SIM-IV, la capacidad de administrar y controlar electrodomésticos. MABE desarrolló el dispositivo electrónico para el control interno de las funciones propias de los electrodomésticos que fabrica, el cual se instala en su interior. Arquitectura del SIM-IV para el control de electrodomésticos La versión del SIM IV enfocada a la incorporación de electrodomésticos al concepto de red eléctrica inteligente está conformada por tres equipos electrónicos: concentrador de mediciones, medidor electrónico inteligente y display remoto. También incluye un paquete de software de administración de datos de medición (MDM, por sus siglas en inglés) (figuras 3a y 3b). Figura 3a. Arquitectura SIM-IV para incorporar electrodomésticos al concepto de red eléctrica inteligente. Figura 3b. Electrodomésticos en red eléctrica inteligente mediante el SIM-IV. 99

10 Boletín IIE Divulgación Funcionamiento del SIM-IV en el control de electrodomésticos El display remoto se instala en el interior del domicilio de cada usuario, con el objeto de brindarle de forma clara, la información referente a su consumo de energía eléctrica, así como darle la capacidad de gestionar la operación de sus electrodomésticos de manera manual o automática (desde la empresa de electricidad o desde el mismo display remoto). La información de consumo de energía eléctrica desplegada al usuario, proviene del medidor electrónico inteligente que se instala en el interior del gabinete del concentrador de mediciones, el cual, a su vez, se encuentra instalado en el poste de distribución de la empresa de electricidad, justo en las acometidas de los usuarios. El concentrador de mediciones envía la información necesaria (consumos, precios de energía, mensajes hacia el consumidor, etc.) al display remoto, con el objeto de alimentar al usuario sobre el consumo de energía eléctrica derivado de sus hábitos de uso. También envía información (perfiles de consumos, mensajes del consumidor, etc.) a las oficinas de la empresa de electricidad para propósitos de control, monitoreo y facturación. La información es procesada y desplegada en el servidor de la empresa de electricidad mediante el software MDM (figuras 3a y 3b). Conclusiones Se dice que, en buena medida, lo que hace inteligente a una red eléctrica es su capacidad para conocer los patrones de consumo de energía de los equipos eléctricos de los consumidores, lo que hace posible el uso eficiente de ésta mediante el control de la cantidad y el tiempo en que se consume. Si bien actualmente, las ventajas para los consumidores relativas al uso de electrodomésticos inteligentes no son tan obvias, debido a la ausencia de tarifas eléctricas que incentiven su adopción, la reducción del consumo derivada de los cambios de hábito en el mismo, hacen atractivo el uso de este tipo de electrodomésticos y preparan el camino hacia una operación inteligente automática. Sin embargo, existen otras ventajas como la extensión de la vida útil del electrodoméstico debida a la detección temprana de fallas, gracias al monitoreo continuo de su operación. Otro punto neurálgico es la ausencia de estándares ampliamente aceptados para la comunicación con los electrodomésticos inteligentes. En este sentido sobresalen los esfuerzos conjuntos del Electric Power Research Institute (EPRI) y del Utility Smart Network Access Port (U-SNAP) rumbo a la obtención de una interfase universal. Es muy importante la participación de los fabricantes en este tema de estándares, ya que muchos de los electrodomésticos son de uso masivo. La tendencia hacia la incorporación de otras funciones, por ejemplo de seguridad, de mantenimiento, etc., contribuirá a justificar el costo de hacer inteligente al electrodoméstico. Lo más probable es que los consumidores prefieran dispositivos tipo enchufar y operar ( plug and play ) para dotar de inteligencia a sus electrodomésticos. Esto les daría la opción de prepararse para el futuro, optando por soluciones más económicas con funcionalidad similar. Resulta claro que los gobiernos y las empresas de electricidad se beneficiarían grandemente con el uso de los electrodomésticos inteligentes, de manera que serían importantes los incentivos que pudieran proporcionar a los fabricantes y consumidores, como ya se hace en algunos países, incluyendo a México, que fomentan la modernización de los electrodomésticos de los usuarios para reducir su consumo de energía eléctrica. Finalmente quedan temas que siempre serán de actualidad, los cuales son: El que se refiere a la privacidad de la información de los consumidores. Deben desarrollarse e implantarse criterios y leyes para proteger los derechos de los consumidores ante la tecnología ubicua de monitoreo de cada consumidor, como parte de la naturaleza de las redes eléctricas inteligentes. El que se refiere a la seguridad informática, tanto para el consumidor como para la empresa de electricidad (cyber security). Agradecimientos Los autores agradecen la valiosa colaboración de Salvador González Castro, Director de la División de Sistemas de Control, por sus opiniones y sugerencias para enriquecer el contenido técnico y la estructura de este artículo. 100

11 julio-septiembre-10 Divulgación GILBERTO VIDRIO LÓPEZ Ingeniero Electricista por la Universidad de Guadalajara en Maestro en Ciencias en Ingeniería Eléctrica, con especialidad en Control, por el Instituto Politécnico Nacional (IPN) en Ingresó al IIE en 1979 como investigador en el Departamento de Electrónica y desde entonces ha participando como colaborador y Jefe de Proyectos de desarrollo de equipos y sistemas electrónicos, en el campo de la adquisición de datos y de la medición inteligente de energía eléctrica. Actualmente forma parte de la Gerencia de Control e Instrumentación. Cuenta con publicaciones y conferencias en organismos nacionales y extranjeros. Ha sido profesor de asignatura en el Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET) y en el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), campus Cuernavaca. Ha sido miembro en diversas fechas de las asociaciones: AMRA, U.S.A.; ISA, U.S.A.; IEEE. U.S.A.; Instituto de Cooperación Iberoamericana. Ciencia y Tecnología para el Desarrollo, V Centenario (CYTED- D). España; Comité de Estudios D2 (Sistemas de Información y Telecomunicaciones) del CIGRÉ-Internacional, en donde coordinó el Grupo de Trabajo WGD2.18 (Medición, facturación, protección de ingresos y sistemas CMR/ CIS), en el cual participaron especialistas de empresas de electricidad de varios países, incluida la Comisión Federal de Electricidad (CFE). Ha participado en la obtención de tres patentes para el IIE, relacionadas con la medición inteligente de electricidad, agua y gas. ROBERTO CASTÁN LUNA Egresado del Instituto Tecnológico de Ciudad Madero, Tamaulipas en Ingresó al IIE en febrero de 1990, al Departamento de Electrónica, actualmente Gerencia de Control e Instrumentación (GCI). En marzo de 2003 obtuvo el grado de Maestro en Ciencias en Electrónica en el Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico (CENIDET). Ha participado y dirigido varios proyectos de infraestructura y bajo contrato, desarrollando software de aplicación para módulos electrónicos e interfaces hombre-máquina para lectura y programación de módulos y equipos electrónicos. Actualmente colabora con en el grupo de medición de la GCI, donde se han diseñado equipos y sistemas para medición de energía eléctrica y balance de energía. FERNANDO RAMÍREZ GARDUÑO Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica por la Universidad Fray Luca Paccioli en Ingresó al IIE en 2008, a la Gerencia de Control e Instrumentación (GCI). Actualmente está involucrado en el desarrollo de equipos y sistemas para medición de energía eléctrica y balance de energía. Ha participado en la obtención de una patente para el IIE, relacionada con la medición inteligente de electricidad, agua y gas. DAVID PASCACIO MALDONADO De izquierda a derecha: Roberto Castán Luna, Fernando Ramírez Garduño y David Pascacio Maldonado. Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica por la Universidad Fray Luca Paccioli en Ingresó al IIE en 2008, a la Gerencia de Control e Instrumentación (GCI). Actualmente esta involucrado en el desarrollo de equipos y sistemas para medición de energía eléctrica y balance de energía. Ha participado en la obtención de una patente para el IIE relacionada con la medición inteligente de electricidad, agua y gas. 101

12 Boletín IIE Tendencias tecnológicas Introducción al concepto de microrredes Raúl Velázquez Sánchez, Héctor G. Sarmiento Uruchurtu, José L. Silva Farías, Gilberto Vidrio López y Rolando Nieva Gómez Introducción La arquitectura fundamental de la red eléctrica actual, vertical en su operación (generación-transmisión-distribución) y con flujos de energía unidireccionales ha empezado a sufrir cambios, resultado de nuevas tecnologías participantes en la generación de energía eléctrica y de avances en las tecnologías de información y comunicaciones. Qué es una microrred? La microrred proporciona beneficios a los usuarios en cuanto a confiabilidad y calidad del servicio, no disponibles en la red principal, así como beneficios a la empresa suministradora al resolver problemas de sobrecargas en sus instalaciones. Una microrred se ha conceptualizado como una red eléctrica integrada, que utiliza fuentes de energía distribuidas (en su mayoría renovables) y, generalmente, dispositivos de almacenamiento de energía para suministrar la demanda en forma local (figura 1). Normalmente, la microrred opera conectada al sistema eléctrico de la empresa suministradora, pero con la capacidad de autoabastecerse y operar de forma aislada cuando sea necesario, para aumentar la confiabilidad de suministro a la carga local. 102

13 julio-septiembre-10 Tendencias tecnológicas Figura 1. Concepto de microrred. La microrred se enmarca en un concepto más amplio que se ha denominado red inteligente ( smart grid -en inglés), y tiene como antecedente las instalaciones eléctricas en donde la pérdida de energía sería catastrófica (hospitales, centros comerciales, centros de datos, etc.). Al perder el suministro de la red principal en estas instalaciones, se conecta generación a base de turbinas de gas o diesel. La diferencia principal con el concepto de microrred es que ésta tiene la capacidad, mediante tecnologías de comunicación y cómputo, para operar en forma autónoma, ya sea aislada o en coordinación con la red de la empresa suministradora, así como la posibilidad de vender sus excedentes de energía a la empresa suministradora. 103

14 Boletín IIE Tendencias tecnológicas Elementos críticos en una microrred La microrred proporciona beneficios a los usuarios en cuanto a confiabilidad y calidad del servicio, no disponibles en la red principal, así como beneficios a la empresa suministradora al resolver problemas de sobrecargas en sus instalaciones. Los objetivos de una microrred son el maximizar el uso y la capacidad de los activos de generación, mediante la inteligencia construida en ella, para así incrementar las eficiencias y minimizar los costos. El núcleo principal en la microrred es un sistema de tecnologías de la información, que permite la organización y el control de la red eléctrica como un ente único y una infraestructura de medición avanzada en las instalaciones de los usuarios. En paralelo a las tecnologías de la información, uno de los motores principales para la realización del concepto de microrred, ha sido el desarrollo de inversores que enlazan las fuentes que generan en corriente directa (CD), así como dispositivos de almacenamiento a la microrred que opera en corriente alterna (CA) y con el sistema eléctrico principal, manteniendo la operación de la microrred aún cuando la red principal sufra una falla. Elementos principales que conforman una microrred Inversores Tecnologías de la información Un inversor típicamente convierte la corriente directa (CD) a corriente alterna (CA), por ejemplo, en la salida de un panel solar para su utilización en residencias, comercios, etc. Por norma (IEEE P1547), el inversor desconecta el panel cuando sensa que la red eléctrica principal ha salido de operación, para evitar la operación en isla de redes que no están planeadas para tal condición. Sin embargo, dentro del concepto de la microrred, la función de la nueva generación de inversores deberá mantenerse conectada cuando la infraestructura que conforma la microrred se desconecta de la red principal y participa para mantener la microrred operando como isla. En el IEEE se está trabajando, dentro de la misma norma IEEE P1547, en el desarrollo de protocolos para que la separación de la microrred con la red eléctrica principal se haga en forma segura. Esta parte de la norma conformará una guía para el diseño, integración y operación de microrredes (sistemas en isla). En el sitio de pruebas de la empresa American Electric Power en East Busco, Estados Unidos, se ha tenido éxito con los inversores utilizados en aislar la microrred, después de una salida no planeada de la red principal. En un concepto alterno de microrred, en la ciudad de Stamford, Connecticut, Estados Unidos se desarrolla un proyecto en el que se eliminan estos problemas de interconexión con la red principal, ya que la microrred sólo compra energía de la empresa de distribución. Las tecnologías de la información en el concepto de la microrred permitirán un gran número de aplicaciones (muchas de ellas nuevas), tanto para el consumidor como para la empresa suministradora. Dentro de estas tecnologías, las principales se refieren a: Comunicaciones integradas, interfases mejoradas. Tecnologías de detección, medición y diagnóstico. Los objetivos de estas tecnologías son: Robustecer y automatizar la red, mejorando su operación, los índices de calidad y las pérdidas en la misma. Informar al consumidor en tiempo real sobre el uso y el costo de la energía eléctrica. Optimizar la conexión de las fuentes de energía renovable. Desarrollar arquitecturas de generación descentralizadas, permitiendo el funcionamiento de instalaciones de menor tamaño en armonía con el sistema. Mejorar la integración de la generación intermitente y de nuevas tecnologías de almacenamiento de energía. Gestionar activamente la demanda, permitiendo que los consumidores hagan uso eficiente de sus consumos. Posibilitar la penetración del vehículo eléctrico, acomodando estas nuevas cargas móviles y dispersas a la red, habilitando las funcionalidades de almacenamiento de energía que poseen. 104

15 julio-septiembre-10 Tendencias tecnológicas Medidores inteligentes La Infraestructura de Medición Avanzada o AMI, como se le conoce en inglés, consiste de medidores digitales de estado sólido, con comunicación de dos vías entre el medidor y la empresa suministradora. La información sobre el consumo permite conocer cómo se utiliza la energía dentro del hogar o negocio, cuánto cuesta y cuál es el impacto ambiental que esto representa. Dispositivo de seccionamiento Se encarga de proveer alta velocidad de separación entre la microrred y la red principal. Dependiendo de la tensión, la velocidad deseada y la corriente de falla, este dispositivo puede ser desde un interruptor termomagnético, hasta un interruptor estático de alta velocidad. Los medidores inteligentes ayudarán a detectar apagones y restablecer el servicio eléctrico más rápido, produciendo los siguientes beneficios: Ahorro de energía y dinero Mayor privacidad Ubicación rápida de fallas Reducción del impacto ambiental Recursos distribuidos (generación y almacenamiento de energía) Grupo de fuentes de energía que se pueden conectar a la red principal, pero que pueden funcionar en forma autónoma. Fuentes renovables como solar y viento, microturbinas, celdas de combustible, esquemas de cogeneración y tecnologías de almacenamiento. Figura 2. Paneles solares en casa habitación. Control y manejo de la microrred Se encarga de mantener la tensión y la frecuencia dentro de sus límites, así como el control operacional y el despacho dentro de la microrred. Protección Las protecciones en la microrred deben coordinar con los esquemas de la red principal y proteger los diferentes elementos cuando opera en condiciones de isla. 105

16 Boletín IIE Tendencias tecnológicas Microrredes piloto Aquí se describen algunas instalaciones piloto bajo el concepto de microrred. Se hace la aclaración de que sólo es una pequeña muestra de las actividades que en esta área se han intensificado recientemente, principalmente en los continentes americano y europeo. Kythnos, Grecia Esta microrred consta de los siguientes elementos principales (figura 3): Carga: 12 casas conectadas de forma monofásica a la red de 230 V de CA. Generación: 5 unidades fotovoltaicas (PV) conectadas de forma estándar a la red por inversores, un generador diesel de 9kVA. Almacenamiento: Batería (60 V, 52 kwh) a través de 3 inversores bidireccionales operando en paralelo. Monitoreo: Equipo de registro de datos. Figura 3. Uno de los ejemplos de microrredes en operación, en Grecia. Mannheim, Alemania Elementos principales: 480 hogares. Cinco sistemas PV instalados. Una planta de potencia y calor instalada. Parque Bronsberger, Holanda Elementos principales: 108 casas con paneles solares. Dos bancos de baterías como almacenamiento de energía para la demanda pico. Un centro de despacho y equipo de medición que controla el intercambio de energía entre la microrred y la red de distribución. SmartGridCity, Estados Unidos El proyecto de SmartGridCity incluye la automatización de tres de las cuatro subestaciones de distribución (Public Service Co.), cuatro alimentadores de potencia con equipo supervisorio y otros 23 alimentadores que presentan irregularidades de voltaje. Aproximadamente 200 millas de cable de fibra óptica, 4,600 transformadores residenciales y de pequeñas empresas, y casi 16,000 medidores inteligentes se conectaron al sistema de la red inteligente. Principales características Banda ancha en las líneas de potencia. Comunicación bidireccional. Monitores y relevadores inteligentes en las subestaciones. Monitores en transformadores, interruptores de circuito y restauradores. 106

17 julio-septiembre-10 Tendencias tecnológicas Conclusiones Se estima que en los próximos cinco años se tendrá una capacidad de 3 gigawatts (GW) en nuevas microrredes, en Norteamérica, Europa y Asia. En Norteamérica serán en su mayoría de tipo institucional (hospitales, universidades), mientras que en Europa serán de tipo comunitario. Otros desarrollos servirán como motores para el uso extendido de las microrredes. Por ejemplo, un almacenamiento de energía económico dentro de la microrred para respaldo de emergencia y de la generación intermitente. Indudablemente, otro motor será una reducción de costos en la generación de fuentes renovables. En la actualidad, las principales barreras a vencer en el concepto de la microrred son: Alto costo de las tecnologías involucradas. Falta de normas para la interoperabilidad de los equipos. Lograr la participación activa de los consumidores, mediante beneficios tangibles para ellos. Referencias A Smart Microgrid for our Energy Future, julio 2009, disponible en C. Marnay, O.C. Bailey, The CERTS Microgrid and the Future of the Macrogrid, ACEE Summer Study on Energy Efficiency in Buildings, Pacific Grove, CA, EUA, agosto J. Berst, Macrotrends point to Microgrids, noviembre 2006, disponible en S. Rahman, An introduction to Microgrids for Integrated Distributed Generation and Energy Efficiency Applications, APSCOM Conf., Hong Kong, noviembre RAÚL VELÁZQUEZ SÁNCHEZ Ingeniero Electricista por la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME), del Instituto Politécnico Nacional (IPN) en Maestro en Sistemas Eléctricos de Potencia en la Sección de Graduados e Investigación de la misma ESIME en Doctor en Filosofía por la Universidad de Montreal, Canadá en Ingresó al IIE en 1977, donde integró un grupo de especialistas sobre diseño de líneas de transmisión, subestaciones eléctricas y redes de distribución, grupo que hasta la fecha constituye la base de la Gerencia de Transmisión y Distribución del propio Instituto, de la que es el actual Gerente. Fue profesor titular B de medio tiempo de la Sección de Graduados e Investigación de la ESIME. Es autor de manuales de diseño de líneas de transmisión que operan en regiones de alta incidencia de tormentas eléctricas y de redes de tierra en subestaciones. Es coautor y editor del manual de operación de la Subdirección de Transmisión, Transformación y Control de la Comisión Federal de Electricidad (CFE). Entre 1980 y 1992 fue miembro de los Grupos de Trabajo encargados de las Guías 80 y 81 del IEEE (Instituto de Ingenieros en Electricidad y Electrónica), relativas al diseño y medición de Sistemas de Conexión a Tierra de Redes Eléctricas. Es autor de más de 50 publicaciones nacionales e internacionales en los temas de su interés y ha sido director de más de 15 tesis de Licenciatura y Maestría. Es miembro distinguido del IEEE con sede en Nueva York. HÉCTOR GERARDO SARMIENTO URUCHURTU iie.org.mx] Ingeniero Mecánico y Eléctrico por la Universidad Iberoamericana, México. Maestría en Sistemas Eléctricos de Potencia por el Rensselaer Polytechnique Institute, Troy, Nueva York, Estados Unidos. Doctorado en Ingeniería Eléctrica por la Concordia University, Montreal, Quebec, Canadá. Ha sido profesor de cátedra en la Universidad Iberoamericana, en la División de Posgrado de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y en el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM) campus Cuernavaca. Ingresó al IIE en 1978, donde se ha desempeñado como Jefe de Departamento, coordinador de especialidad y Jefe de Proyecto en las áreas de diseño, planeación y operación de sistemas eléctricos. Miembro Senior del IEEE, Miembro de CIGRÉ. Integrante del Grupo de trabajo del Consejo Mundial de Energía sobre Interconectividad Eléctrica Transfronteriza. Grupo de trabajo del IEEE sobre normalización de capacitores serie controlados por tiristores. Grupo de trabajo de CIGRÉ, relacionado con el diseño de sistemas eléctricos en ausencia de restricciones. Autor principal de patentes en trámite sobre Metodología aplicada a la estabilidad de voltaje en grandes sistemas eléctricos y sobre Limitador de corriente resonante para redes de distribución. Autor de más de 50 artículos técnicos internacionales. Miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI). 107

18 Boletín IIE Tendencias tecnológicas JOSÉ LUIS SILVA FARÍAS Ingeniero Electricista egresado de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo (UMSNH) en Maestro en Ingeniería, con la especialidad de Sistemas Eléctricos de Potencia por el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM), Campus Monterrey en En 1982 ingresó a la División Centro Occidente de la Comisión Federal de Electricidad (CFE), donde participó en la construcción y puesta en servicio de subestaciones de distribución. Ingresó al IIE en Sus principales tópicos de investigación son: La protección contra sobrecorrientes en sistemas eléctricos industriales y de empresas eléctricas; protección de redes eléctricas de alto y extra alto voltaje; confiabilidad en redes de distribución y aspectos económicos relacionados, y estudios en sistemas eléctricos de distribución. Ha participado y dirigido proyectos para Petróleos Mexicanos (PEMEX), y la CFE. De izquierda a derecha: José Luis Silva Farías, Héctor Gerardo Sarmiento Uruchurtu y Raúl Velázquez Sánchez. GILBERTO VIDRIO LÓPEZ Ver currículum en la pág ROLANDO NIEVA GÓMEZ Ingeniero Mecánico Electricista por el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (ITESM) en 1973 y Doctor en Ingeniería Eléctrica por la Universidad de Alberta, Canadá en Ingresó al Instituto de Investigaciones Eléctricas en 1979, donde se desempeñó como investigador, jefe de proyecto, coordinador de especialidad y Gerente de Análisis de Redes. Ha dirigido el desarrollo de software especializado para el análisis, la simulación, la operación, la planeación de la operación y de la expansión de los sistemas de energía eléctrica. En 1998 recibió la distinción: IEEE_PES Chapter Outstanding Engineer Award, reconocimiento otorgado por la IEEE Power Engineering Society, por sus contribuciones a la planeación y operación económica de sistemas de energía eléctrica. Ha recibido reconocimientos por asesorar la elaboración de cinco trabajos de tesis merecedoras de premio en los certámenes nacionales de tesis de ingeniería en México, en el área de sistemas eléctricos de potencia. Perteneció al Sistema Nacional de Investigadores (SNI), recibiendo los siguientes nombramientos: Candidato a Investigador ( ), Investigador Nacional Nivel I ( ), Nivel II ( ) y Nivel I ( ). Desde 2008 es Director de la División de Sistemas Eléctricos. 108

19 julio-septiembre-10 Artículos técnicos Arquitectura base de interoperabilidad semántica para el sistema eléctrico de distribución inteligente en la CFE Alfredo Espinosa Reza, Raúl García Mendoza, Jesús Fidel Borjas Díaz y Benjamín Sierra Rodríguez Resumen Se presenta la arquitectura física y lógica de la plataforma de interoperabilidad definida para los sistemas de gestión de la distribución (DMS por sus siglas en inglés), de la Subdirección de Distribución de la Comisión Federal de Electricidad (CFE) en México. La arquitectura adoptada incluye la definición de una plataforma tecnológica para gestionar el intercambio semántico de información entre sistemas y aplicaciones, sustentado en el Modelo de Información Común (CIM por sus siglas en inglés), establecido en las normas IEC e IEC Se muestra la arquitectura basada en SSOA (Semantic Services Oriented Architecture), en EIB (Entrerprise Integration Bus) y en GID (Generic Interface Definition), así como la secuencia para lograr la interoperabilidad de sistemas relacionados con la Gestión de la Distribución de energía eléctrica en México. De igual manera se describe el proceso para establecer un Modelo Semántico del Sistema Eléctrico de Distribución (SED) y la creación de instancias CIM/XML, orientadas a la interoperabilidad de los sistemas de información en el ámbito DMS, mediante el intercambio de mensajes conformados y validados según la estructura obtenida y acorde a las reglas establecidas por el Modelo CIM. De esta forma, los mensajes y la información que se intercambien entre sistemas, aseguran la compatibilidad y correcta interpretación de manera independiente al desarrollador, marca o fabricante del sistema fuente y destino. El objetivo principal es establecer la infraestructura base de interoperabilidad semántica, basada en estándares que sustente la definición estratégica de un Sistema Eléctrico de Distribución Inteligente (SEDI) en México. Una Red Eléctrica Inteligente se caracterizará por un flujo bidireccional de electricidad e información para crear una amplia red automatizada de suministro de energía eléctrica. 109

20 Boletín IIE Artículos técnicos Introducción Una Red Eléctrica Inteligente (REI) o Smart Grid como se conoce en el ámbito internacional, se refiere a una visión estratégica tecnológica para la modernización de los sistemas de suministro de energía eléctrica, incluyendo el monitoreo, protección y optimización automática de la operación de los elementos interconectados: desde los grandes centros de generación, generación distribuida, líneas de transmisión y sistemas de distribución, a los usuarios industriales, sistemas de almacenamiento de energía, consumidores finales y sus sistemas de calefacción, vehículos eléctricos, electrodomésticos y otros dispositivos del hogar. Una REI se caracterizará por un flujo bidireccional de electricidad e información para crear una amplia red automatizada de suministro de energía eléctrica. Se incorporan en la red los beneficios del cómputo distribuido así como de las comunicaciones, para entregar información en tiempo real y permitir el balance casi instantáneo de la oferta y la demanda a nivel de dispositivos. Como parte de la visión de una REI, es un requisito fundamental la interacción de diversos sistemas de información de las distintas áreas de la o las empresas eléctricas, tales como EMS (Energy Management System), NMS (Network Management System), WAMS (Wide Area Measurement System), DMS (Distribution Management System), AMI (Advanced Metering Infrastructure), MDM (Meter Data Management), OMS (Outages Management System), WFM (Workforce Management), entre otros, incluso algunos conocidos de manera genérica como aplicaciones avanzadas, cuya definición aún no ha sido completamente establecida. En este contexto, el Sistema Eléctrico de Distribución Inteligente (SEDI) en México es la iniciativa de la Subdirección de Distribución en la CFE, para implementar la visión y estrategia de una red eléctrica de distribución más eficiente, segura y confiable, que incluya beneficios de calidad de la energía, mejor tiempo de respuesta a fallas, detección y reparación automática de fallas, integrar generación distribuida y almacenamiento, entre otros, con el objeto de incentivar la generación con fuentes de energía más limpia y dispositivos de consumo más eficientes para un desarrollo sustentable, en apoyo a mitigar el impacto ambiental y revertir el cambio climático. Interoperabilidad semántica La interoperabilidad (interoperability) se refiere a la capacidad de los equipos o sistemas de diferentes fabricantes para comunicarse entre sí con éxito en una red y es la condición mediante la cual, sistemas heterogéneos pueden intercambiar procesos o datos. Figura 1. Categorías y niveles del framework de interoperabilidad del GWAC. Una REI es un sistema de sistemas, es decir, su arquitectura será una composición de muchas arquitecturas de sistemas y subsistemas, lo cual permitirá la máxima flexibilidad durante la implementación, pero al mismo tiempo exigirá una alta capacidad de integración de los nuevos sistemas con los sistemas legados. El GridWise Architecture Council desarrolló un modelo de referencia conceptual para la identificación de estándares y protocolos necesarios para asegurar la interoperabilidad, la seguridad informática y definir arquitecturas para sistemas y subsistemas en la REI. Se identifican tres niveles dirigidos a conseguir una interoperabilidad efectiva en cualquier sistema: Interoperabilidad técnica. Abarca las conexiones físicas y las comunicaciones entre los dispositivos o sistemas (por ejemplo, contactos eléctricos y puertos USB). Enfatiza la sintaxis o formato de la información. 110

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