29 junio 2009

Hacia la distribución de energía inteligente

En orden de conseguir bajar los costes de suministro de energía eléctrica y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, muchos gobiernos e industrias han movido la transmisión y distribución de electricidad a un nuevo modelo denominado "smart grid". Este modelo espera producir un sistema de respuesta eléctrica en tiempo real desde la generación de energía a los consumidores finales.
El diseño del sistema está previsto para ser bastante diferente a la red existente. En el lado del consumidor, los controles inteligentes informarán sobre el uso y demanda del sistema de distribución en tiempo real. La red de distribución responderá instantáneamente a cambios den la demanda de los consumidores residenciales e industriales, produciendo sólo la electricidad que se requiere en una base en tiempo real. Se intenta también eliminar las caídas de tensión en la distribución así como la sobreproducción de demanda.
También hay que indicar que la generación de electricidad de hoy en día es bastante diferente a la que existía hace unos años. Se han desarrollado fuentes múltiples que inyectan energía a la red, incluyendo solar, eólica, mareal y cogeneración. La infraestructura de red existente no se diseñó para arreglárselas con estas fuentes múltiples que son menos fiables que una serie de plantas de generación de energía nuclear o convencional. Pero la necesidad emergente de fuentes de energías renovables, y recursos de energía distribuida, harán necesario que la red sea capaz de manejar inyección de energía procedente de turbinas eólicas, plantas de energía solar, generadores de energía mareal, pequeñas plantas de cogeneración, etc.
Esta situación ha llevado al desarrollo del standard CEI 61850 para comunicaciones entre subestaciones, comunicaciones internas dentro de subestaciones, y comunicaciones entre varias partes de la red y el sistema de control central para una parte de la red.
Los beneficios claves esperados a partir de CEI 61850 son una excepcional interconectividad, usando un protocolo mundial, junto con fácil inteoperabilidad entre sistemas y dispositivos de diferentes vendedores. Un standard común proporcionará herramientas de configuración y diseño, así como ahorros de coste a través de una alta fiabilidad de las redes ópticas de fibra y LAN.
El standard CEI 61850 define protocolos, modelos de datos y definiciones de servicios abstractos que crean un perfil de comunicación para enviar mensajes de telecontrol básicos entre dos sistemas que se basan en circuitos de datos conectados directamente de forma permanente.
El standard CEI 61850 permite que IEDs (Intelligent Electronic Devices) consigan datos de condición de la red de energía vía un bus de proceso de Ethernet e interfaces de comunicación de campo (denominados merge units). Estos pueden variar en diferentes opciones: Modbus, DNP3, UCA/MMS, RS232 y dispositivos PLC basados en Ethernet con protocolos de propietario. Incluso se proporciona acceso vía modem.
IEDs se conectan a un servidor de dispositivos, o Device Server. El Device Server se conecta al bus de procesos (el 100 Mbps Ethernet Substation LAN, basado en CEI 61850) a través de un Protocol Server. Al mismo tiempo, relés y otros dispositivos de campo también se conectan al 61850 Ethernet LAN a través de una Data Gateway. La LAN está compuesta por interruptores de gestión inteligentes con arquitectura redundante tanto por disponibilidad como por seguridad de datos.
Las interfaces de comunicación de campo consisten en gateways de datos, protocol translators, servidores de comunicaciones y controladores para protocolos del legado SCADA como DNP3. Los IEDs se comunican entre sí usando el bus de la subestación (configuración LAN Ethernet) a través de una serie de interruptores de Ethernet redundantes.

Bibliografía: Making the Smart Grid Work. Advantech eAutomation. White Paper

Palabras clave: Utility Communication Architecture

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