Metrología, Normalización y Ensayos para las Smart Grids Dr.-Ing. Héctor Laiz Gerente de Metrología, Calidad y Ambiente
Redes Inteligentes
Redes Inteligentes Energías Renovables Gestión de la demanda Incorporar inteligencia a la red Más vulnerable: Inestabilidades Ataques o fallas informáticas Mejor monitoreo y control Más Seguridad Informática Más Normalización
Monitoreo y Control Sincrofasores (PMU)
Monitoreo y Control Sincrofasores (Wide Area Monitoring) Señal de sincronismo i Fuente de Señales analógicas sincronismo: Señales digitales GPS Señal de configuración 1 pps Generador de 3 V señales: DIT calibrador de Adquisición i ió precisión de AC de datos: FLUKE 6100A HP 3458A 3 V 3 I 3 I Shunt PMU Antena GPS PC: configuración de equipos y procesamiento de datos Dispositivo bajo prueba
Monitoreo y Control - Medidores Smart Meter A device that includes Metrology, Communications Module, and, optionally, HAN interface. These components are typically integrated into a single physical unit suitable for installation in a standard utility meter socket. [NEMA] Permiten una comunicación bidireccional entre t ell medidor did y ell sistema i t central, t l asíí como la actualización de su configuración en forma remota por medio de la red de comunicación. Registran en tiempo real magnitudes eléctricas para facturación y/o análisis del uso de la energía, así como eventos internos y externos del medidor, que permiten la detección de fallas. Relé interno para realizar cortes y reposiciones del suministro y la posibilidad de interconectarse con otros equipos o sistemas (medidores de agua, gas, electrodomésticos, etc.).
Monitoreo y Control - Medidores
Monitoreo y Control - Medidores Identificación e interoperabildiad firmas de los equipos, normativa Estado de calibración Desarrollar algoritmos matemáticos que permitan monitorea el estado Medición del flujo de energía en la redes de media y alta tensión Realization of a Smart Grid Metrology Infrastructure in Europe Gert Rietveld 1, Jean-Pierre Braun 2, Paul S. Wright 3, and Norbert Zisky 4 1 VSL, Thijsseweg 11, 2629 JA Delft, The Netherlands 2 Federal Office of Metrology (METAS), Bern, Switzerland 3 National Physical Laboratory (NPL), Teddington, UK 4 Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Berlin, Germany A Current-Comparator-Based System for On-Site Calibrations of High Voltage PMU Systems Eddy So 1, Rejean Arseneau 1, Yi-hua Tang 2, Gerard Stenbakken 2, and Tom Nelson 2 1 Institute for National Measurement Standards, National Research Council of Canada 2 Quantum Measurement Division, National Institute of Standards and Technology, USA
Monitoreo y Control - Medidores
Monitoreo y Control TI -TV
Monitoreo y Control Power Quality Generadores eólicos y fotovoltaico afectan la PQ con eventos como variaciones de tensión y armónicos La generación distribuida y la micro-redes no permiten el filtrado de los problemas de PQ que se producen en redes tradicionales. Esto produce un incremento de la necesidad de mediciones de PQ in-situ Frequency [Hz]
Monitoreo y Control Modelización Integración de Energías renovables en BT y MT necesidad de conocer niveles de tensión y flujo de potencia en nodos de la red de distribución Es impracticable medir en todos los nodos estimar las tensiones y flujos de potencia usando un número limitado de mediciones reales combinadas Encontrar métodos para determinar la incertidumbre de esas estimaciones y su relación con la cantidad y ubicación de las mediciones reales
: Sensor Technologies for a Smart Transmission System 2009 EPRI WHITE PAPER. Monitoreo y Control Sensores Modern OHL thermal overload protection system based on an ampacity system and automatic actions in generation and load F. Gonzalez 1, J. Nizovoy 1, CIGRE 2010 1 Transener SA
Seguridad Informática La incorporación ió te TICs a la red eléctricas trae riesgos Es necesario proteger la red de: Ataques deliberados Errores involuntarios Robo de información Desastres naturales Fallas de los equipos
Seguridad Informática Objetivos para el usuario: Confidencialidad Acceso no autorizado a la información Integridad Modificación o destrucción no autorizada de la información Disponibilidad la falta de acceso a la información necesaria I+D Equipos E i medidores y otros. Desarrollo de arquitecturas t resistentes t a ataques, detección de intrusos en sistemas embebidos Criptografía p g - manejo de millones de claves de usuarios y sensores- Firma electrónica Sistemas - desarrollo de arquitecturas de protección avanzada que pueda evolucionar y detectar fallas Temas de redes asegurar que componentes disponibles comercialmente, redes públicas como Internet, pueden implementarse sin disminuir la seguridad o confiabilidad.
Normalización Ámbito Internacional NIST responsabilidad primaria de coordinar el desarrollo de protocolos y normas para la gestión de la información para lograr la interoperabilidad de los dispositivos y sistemas en la REI NIST 1108R2 NIST Framework and Roadmap for Smart Grid Interoperability Standards, Febrero 2012 NISTIR 7629 Guidlines for Smart Grid Cyber Security, Junio 2011 NISTIR 7823 Advanced Metering Infrastructure Smart Meter Upgradeability Test Framenwork Julio 2012
Normalización Ámbito Internacional IEC SG3 (Smart Grids Strategic Group) desarrollar un marco para el trabajo de IEC en el desarrollo de protocolos y normas para la gestión de la información para lograr la interoperabilidad de los dispositivos y sistemas en la REI IEC Smart Grid Standarization Roadmap IEC 61970 Common Information Model (CIM) / Energy Managment IEC 61850 Substation Automation IEC 62351 Security IEC 62056 Data exchange for meter reading, tariff and load control IEC 61058 Functional safety of electrical/electronic/programmale electronic safaty-related systems En enero de 2010 el IEC SG3 y el NIST establecen un nexo para el trabajo en conjunto
Normalización Ámbito Nacional Recomendaciones a nivel nacional acerca de la Red Eléctrica Inteligente Documento N 1: Concepto de Red Eléctrica Inteligente, beneficios y desafíos para su implementación ió Documento N 2: Aplicación a nivel Nacional, Latinoamericano y Mundial. Documento N 3: Recomendaciones de implementación. Organismo Nacional de Normalización IRAM 62053-22 Equipos de medición de la electricidad (c.a.). Requisitos particulares. Parte 22: Medidores estáticos de energía activa (clases 0,2 S y 0,5 S). IRAM 62053-23 Equipos de medición de la electricidad (c.a.). Requisitos particulares. Parte 23: Medidores estáticos de energía reactiva (clases 2 y 3). IRAM 62742 Registradores e interfaz de comunicación (RIC) para ser conectados a medidores de energía eléctrica. Requisitos generales, ensayos y condiciones de ensayo
Normalización vs. Regulación Puntos a tener en cuenta: Incorporación de los sistemas existentes Evitar normalizar aplicaciones y modelos de negocios Regular lo estrictamente necesario NLR (Non Legally Relevant) LR (Legally Relevant, actualizable) Las funciones avanzadas tal como estructuras tarifarias complejas y drivers de comunicación no requieren aprobaciones regulatorias. La administración de Aplicaciones Inteligentes como por ejemplo control de demanda y funciones de pago inteligente pueden ser actualizadas y administradas bajo requerimiento del cliente final. Las funciones metrológicas avanzadas como por ejemplo el perfil de carga son actualizables pero deben ser aprobadas ycertificadas por las autoridades de Metrología Legal LR (Legally Relevant, Las funciones de metrología básica, operación primaria del medidor y el no modificable) propio p motor de descarga del firmware, que proveen los servicios de medición a las capas de aplicación superiores, no son actualizables.
Conclusiones La deseable incorporación de generación energía distribuida de fuentes renovables y el aumento del consumo motivan un cambio del paradigma de operación de la tradicional red eléctrica, soportado por la incorporación masiva de informática y comunicaciones. Estos cambios demandan más mediciones, más seguridad y más normalización. Hay antecedentes importantes y camino recorrido en el mundo. Nuestro país tiene instituciones preparadas para el desafío.
Muchas gracias por su atención Septiembre 2012 p laiz@inti.gob.ar