Haciendo realidad la Red del Futuro. Supervisión y Automatización de la Red de Media Tensión

Transcripción

1 Haciendo realidad la Red del Futuro Supervisión y Automatización de la Red de Media Tensión

2 Supervisión y Automatización de la Red de Media Tensión La pregunta de qué es lo que hace inteligente a una red eléctrica o cuáles son los pasos que hay que dar para que la podamos encuadrar, con propiedad, dentro del concepto de SmartGrid, tiene tantas respuestas como expertos a quienes se les haga. Sin embargo, casi todas coincidirán en la necesidad de incorporar o potenciar una serie de características que ya forman parte del propio concepto de SmartGrid y, en ocasiones, lo definen. Muchas de estas características ya han sido incorporadas, aunque parcialmente, en las redes existentes y, en cualquier caso, representan objetivos técnicos perseguidos desde siempre. Lo que diferencia la situación actual es la disponibilidad de tecnologías (sensores, comunicaciones, proceso digital, electrónica de potencia...), que posibilitan su implantación masiva, a un coste permisible, en las redes de distribución de media tensión. La red de distribución marca la frontera en la que el sistema eléctrico entra en contacto con sus usuarios, tanto en su vertiente de consumidores como de generadores. Como consumidores conforman un colectivo cada vez más exigente con la calidad del servicio recibido y la red ha de ser capaz de satisfacer dicha exigencia. Como generadores, la red tiene que constituirse en el espacio técnico que facilite su participación en el mercado de la energía. Para ambos cometidos, la red de distribución tiene que ser un medio robusto, flexible y fiable que disponga de los medios tecnológicos para reaccionar y resolver con rapidez y eficacia los incidentes que puedan presentarse, de forma transparente para el usuario. Supervisión remota. Operación remota (Automatización). Minimización del tiempo de corte de suministro: - Localización rápida de averías. - Reconfiguración. - Reposición. Incorporación de recursos distribuidos de generación y su aprovechamiento para el sostenimiento de la red. Topologías flexibles de red. En este catálogo, presentamos un conjunto de SOLUCIONES ZIV que recorren todo el arco de aplicaciones necesarias, desde la subestación hasta el centro de transformación, para darle al operador de la red de distribución los medios técnicos necesarios para desplegar la inteligencia a lo ancho de la red y hacer de ella un sistema que le permita adelantarse a los problemas para evitarlos y eliminarlos rápidamente cuando se presenten. Optimización en la gestión de activos. Mantenimiento predictivo. Minimización de pérdidas. Calidad de onda. Control de tensión. Gestión y análisis de incidentes. distribución y transporte automatización de sistemas de medida centro de transformación inteligencia en la gestión de datos (software) subestación acondicionamiento de onda hardware software servicio gestión generación distribuida tecnología de comunicaciones

3 Supervisión y Automatización de la Red de Media Tensión En la subestación Automatización de Sistemas Las subestaciones AT/MT son los puntos de los que parten las redes de distribución de media tensión y donde comienza su automatización. Son instalaciones con una larga historia de aplicación de dispositivos inteligentes para controlar, proteger y monitorizar el sistema eléctrico de potencia, tanto a nivel local como desde los despachos de maniobras. Esta inteligencia permite la respuesta automática y fiable, en tiempo real, ante incidentes y/o cambio en las condiciones de explotación, y apoya la planificación y gestión de activos. Las arquitecturas de proceso que se emplean basan en la distribución de los equipos y funciones en niveles, aplicando el principio general de que las funciones se asientan en aquel nivel en el que se dispone de la información suficiente para su ejecución y toma de decisiones. La automatización, que se ha basado en la aplicación de estándares, formales o 'D2de facto 'D3, de comunicación entre equipos y entre niveles, está plenamente instalada en los dos niveles superiores (nivel 1 o de posición, nivel 2 o de subestación) y gracias los esfuerzos normalizadores de los últimos años (IEC61850) está alcanzando los dispositivos que conforman el Nivel 0 (o de proceso). Funciones que se apoyan sobre una amplia gama de equipos de protección y control, con diferentes grados de integración funcional, que permiten al usuario aplicar sus criterios técnicos con total flexibilidad y automatizar sus subestaciones hasta el nivel y al ritmo que considere oportuno, concentrando o distribuyendo los equipos de la forma que mejor se adapte a su aplicación. Las soluciones de automatización se acompañan, siempre, de un conjunto de herramientas de software por medio de las cuales, los equipos y los sistemas se configuran y personalizan a la medida de las necesidades de los usuarios. En este campo, ofrecemos Soluciones Software ZI amigables y flexibles (ZIVERCOM, ZIVERGRAPH, ZIVERCID...) capaces de resolver cualquier aplicación de automatización de subestaciones. En ZIV disponemos de una dilatada experiencia en la aplicación de soluciones para subestaciones, utilizando Sistemas Integrados de Protección y Control (SIPCO) que alojan todo tipo de funciones de supervisión y automatización. Protección. Automatismos de posición y subestación (Reenganche, deslastre, reposición, control de tensión, búsqueda de tierras, selectividad lógica, interbloqueos, transferencia de carga ). Registro y almacenamiento de información. Redundancia. Puesto de operación local. Vía de operación (Gateway) para el SCADA. Señalización local y remota. Interfaces de operación y mantenimiento (HMI). Despacho de Maniobras RTC / Radio Módem WAN Corporativa HMI Remoto IEC DNP3 GESTEL PID 1 SEVCO INDACTIC, etc (Interfaz RS232) Acceso a servicios web, FTP, etc. Consola de Operación Remota de ZIV vía Conexión Serie (Protocolo nativo de ZIV sobre PPP y acceso a servicios web, FTP, etc.) Protocolo PPP RS232 Módem RTC / Digital GPRS Módem Acceso Remoto Protocolo PPP RS232 Router Internet Protocolos Serie PROCOME; DNP3; IEC ; etc. Unidad Central Consola de Operación Local de ZIV (Protocolo nativo de ZIV sobre TCP / IP y acceso a servicios web, FTP, etc.) F.O. Concentrador / Difusor 10/100 Base T F.O. F.O. F.O. Switch Red Ethernet TCP / IP 10/100 Mb/s (Protocolo IEC61850 y otros sobre TCP / IP) IEDs IEC61850 IED IEC61850 IED

4 Fuera de la subestación Inteligencia en los centros de transformación Más allá de los límites de la subestación, se extiende lo que, propiamente, constituye la red de distribución de media tensión, con topologías muy diferentes no sólo entre diferentes empresas de distribución sino entre zonas pertenecientes a la misma compañía. Es aquí donde menos renovación tecnológica se ha producido, donde existe mayor complejidad y diversidad y donde, en mayor medida, interactúan la red y el usuario. Es por todo ello, donde se hace más necesaria la incorporación a la red de la inteligencia y la automatización. que, propiamente, constituye la red de distribución de media tensión, con topologías muy diferentes no sólo entre diferentes empresas de distribución sino entre zonas pertenecientes a la misma compañía. Más allá de lo que entendamos por SmartGrids, sólo llegará a ser una realidad si hacemos de la red de distribución un sistema inteligente. Fuera de la subestación, la red se extiende a través de centros de distribución, elementos de reconexión y seccionamiento (aéreos o subterráneos) y centros de transformación; instalaciones estas últimas en las que se realiza la conexión de los usuarios. Automatizar estas instalaciones, haciendo que la infraestructura de comunicaciones las alcance y dotándolas de sensores, equipos de supervisión, monitorización y actuación, es el paso obligado tanto para hacerlas visibles a los centros de operación (SCADA) como para poder implantar las funciones de automatización: Supervisión y operación remota: medida; estado; gestión de vida del aparellaje y transformador; alarmas y seguridad; seccionamiento. Localización de faltas. Reconfiguración Reposición Control de tensión TCA Entradas de conexión de sensores, con modelos tanto para transformadores convencionales como sensores no convencionales (Rogowsky y acopladores capacitivos). Entradas digitales para la supervisión del estado del aparellaje. Salidas para operaciones sobre el aparellaje. Comunicaciones. El TCA ofrece todas las funciones necesarias para que pueda ser el centro de la inteligencia a implantar en los nudos de la red de distribución sobre la que operen las funciones de automatización. Las funciones de comunicación le permiten insertarse en la red desplegada e intercambiar información tanto con la subestación como con el despacho de maniobras para la implementación de funciones automáticas. Detector de paso de falta direccional capaz de operar en entornos con flujos bidireccionales de potencia. Lógica programable (implementación de automatismos). Funciones de calidad de servicio. Registro de faltas. Servidor Web para parametrización y acceso a la información.

5 Supervisión y Automatización de la Red de Media Tensión En MT. Conexión de fuentes de generación dispersas La incorporación de recursos de generación distribuida es otra de las fuerzas que imponen la necesidad de dotar de inteligencia a las redes de distribución de MT. Tales recursos son, en una gran parte, obtenidos a partir de fuentes renovables de energía, por lo que cuentan con el apoyo institucional y el respaldo social de una ciudadanía preocupada por el cambio climático, que se siente responsable de la conservación del medio ambiente. Ello hace pensar en que su despliegue continuará y la red de media tensión tendrá que disponer de los medios capaces no sólo para absorberla, sin que suponga un problema, sino, por el contrario, para que sirva de apoyo al sostenimiento técnico de la red. Uno de los problemas derivados de la generación distribuida es su atomización y dispersión, características que la hace invisible para el sistema eléctrico y que dificultan el que éste pueda aprovecharse de sus ventajas al mismo nivel que en el caso de plantas convencionales. En este escenario surge el concepto de Planta de Generación Virtual (VPP) que agrega la capacidad de varios generadores dispersos y crea, a partir de ellos, un sólo perfil de operación, como si de un sólo generador se tratase, permitiéndole la participación en el mercado energético, la provisión de servicios complementarios y aproximarse a un comportamiento determinista. La planta virtual se constituye por medio de herramientas de software (Distribution Energy Management Systems DEMS) que se conectan a los diferentes generadores que forman su portfolio energético. Con el fin de facilitar la conexión entre fuentes de generación hemos desarrollado (como parte del proyecto FENIX, enmarcado en el FP6 de la Unión Europea) el equipo FENIX Box (FB) que representa la inteligencia de nivel local, es decir, al nivel de las cargas y generadores. Funciones del equipo Fénix box: VPP Level red de comunicaciones IP XML, IEC /102 Concentrador de datos soportado por una base de datos de tiempo real, para contadores inteligentes (SmartMeters) y recursos de generación distribuida. Estandarización del interfaz de intercambio de información y órdenes o consignas entre el sistema DEMS y los diferentes tipos de generadores y cargas. Alojamiento de agentes locales para operación automática local, por medio de MSMQ y Servicios WEB. FENIX BOX concentrador de datos y comunicaciones concentrador de datos y comunicaciones concentrador de datos y comunicaciones Soporte para protocolos estándar de comunicación con los niveles jerárquicos superiores (e.g. IEC ) y con los contadores inteligentes y recursos de generación distribuida (e.g. IEC , MODBUS, SNMP). PLC/RS485/Otros ModBus/101/102 C PLC/RS485/Otros ModBus/101/102 C PLC/RS485/Otros ModBus/101/102 C Soporte de múltiples interfaces de comunicación como PLC, ETHERNET, RS232 o puertos serie de fibra óptica, permitiendo asimismo comunicaciones inalámbricas utilizando tecnologías del tipo GPRS o 3G. contador inteligente contador inteligente contador inteligente

6 En los centros de decisión. Gestión Inteligente de información El Sistema de Gestión de Protecciones, SGP software v.2.0, es una aplicación Web multiusuario para la gestión remota de protecciones y el análisis de incidentes. gestión unificada de inventario, captura remota (programada y a demanda) de: sucesos, informes de falta, registros oscilográficos y ajustes gestión de alarmas y emisión automática de informes vía correo electrónico documentación de incidencias, generación estadísticas, informes, órdenes de trabajo, repositorio de archivos asociados, etc. En el camino de toda compañía eléctrica hacia una red de distribución inteligente, coexistirá la gestión de sistemas tradicionales con la de otros provistos de una mayor inteligencia. Debemos dotarnos de Sistemas de Información capaces de capturar, gestionar y procesar información relevante de múltiples escenarios. Sistemas que nos ayuden a tomar decisiones a tiempo. Los sistemas SCADA, gracias a la estandarización de los protocolos de comunicación en el área de control son capaces de capturar datos determinantes en tiempo real y apoyar la correcta operación de la Red. Sin embargo, el área de protección ha sufrido un retraso histórico por la complejidad en la gestión de información derivada del uso de múltiples protocolos de comunicaciones. Este hecho, se verá paliado notablemente con el uso extensivo del estándar IEC 61850, si bien, recordemos que también deberemos gestionar un gran número de subestaciones tradicionales. En ZIV hemos desarrollado un Sistema de Gestión Remota de Protecciones basado en una plataforma única de captura, estandarización, clasificación y almacenamiento de datos de protección recogidos de relés de múltiples fabricantes gracias a la emulación de su protocolo de comunicaciones particular. Este repositorio almacena información de todos los equipos en un único formato (sobre un BD Oracle) y es la base necesaria para servir información clave para el análisis y la toma de decisiones offline. Su misión es ser fuente de información para aplicaciones específicas que soporten la toma de decisiones en: - el análisis de incidencias - la gestión de ajustes - el mantenimiento predictivo GIT Como complemento al sistema de captura de datos, en las subestaciones, el dispositivo GIT centraliza la captura cíclica de información, de modo que transmite sólo al despacho la información nueva para la Base de Datos.

7 Supervisión y Automatización de la Red de Media Tensión En la propia RED En una red de distribución, las posibilidades de aplicar la inteligencia no terminan con la red en si misma sino que debe continuar con la energía que por ella se mueve y con las ondas que le sirven de soporte. Uno de los objetivos de la automatización de la red de distribución es la calidad de servicio, pero la economía digital necesita, además, eficiencia energética y calidad de onda. Para cubrir estos dos últimos objetivos, se aplica la electrónica de potencia, cuya capacidad para recuperar las características de una onda degradada se derivan tanto de propiedades para manejar tensiones y potencias como de la inteligencia y capacidad de control de los algoritmos implantados en sus controladores. Contamos con Soluciones ZIV de electrónica de potencia que, aplicadas sobre las cargas de la red de baja tensión, son capaces de manejar la energía y mantenerla dentro de los parámetros de calidad exigidos por los usuarios de la red, con un alto rendimiento energético. Sin carga Vs=Vi Operación capacitiva Vi Vs I (Adelantada) Operación inductiva I (Atrasada) Vi Vs Acondicionamiento de Onda CPF Mitiga el efecto de los huecos de tensión sobre cargas sensibles. Compensa las frecuencias armónicas derivadas de las cargas no lineales. Mitiga las fluctuaciones (flicker) de tensión disminuyendo sus efectos sobre la iluminación. EL equipo CPF corrige el factor de potencia de la red y proporciona un control flexible de tensión, en el punto de conexión de la carga, por medio del intercambio de potencia reactiva, tanto inductiva como capacitiva. Más allá del control de la tensión y del factor de potencia, es capaz de recuperar las propiedades que definen la calidad de las ondas de tensión de la red. Asociado a un dispositivo de almacenamiento ayuda a mantener un suministro continuo de energía. Homogeniza la corriente entre fases, reduciendo los desequilibrios.

8 España Sede Social (Grupo ZIV): Parque Tecnológico, Zamudio, Vizcaya T: F: http: // Madrid: Parque Tecnológico de Leganés C/ Diego Marín Aguilera Leganés, Madrid T: F: Barcelona: C/ Biscaia, Barcelona, Spain T: F: Sevilla: Av. de la Aeronáutica nº 10 (Edificio Helios) Planta 7ª, módulo Sevilla T: F: Las Palmas: Fernando Guanarteme 16. Ofic. 1º A Las Palmas de Gran Canaria T: EE.UU. y Canadá: ZIV USA, Inc. Chicago Offices 2340 River Road, Suite 210 Des Plaines, IL T: F: Brasil: Av. Padre Natuzzi, 200 CEP , São Francisco, Niteroi, Rio de Janeiro T: F: Singapur: 10 Anson Road No International Plaza - Singapore T: F: Rusia: Krimsky Val, d.3 str. 2, office Moscow F: Para otros países, por favor consulte en nuestra página web el nombre de nuestro distribuidor más próximo. ZIV se esfuerza constantemente en la mejora de sus productos y servicios. Consecuentemente, la información técnica que contiene este documento está sujeta a cambios sin previo aviso.