08 enero 2010

Sistema de control y supervisión de la energía accesible por internet

Hace unos días hablábamos del control de energía en tiempo real mediante redes de sensores inalámbricos. Hoy hablamos de otra aplicación relacionada, en este caso de las especificaciones de GE para controlar sistemas de energía a través de internet. El acceso a información del sistema eléctrico desde cualquier localización permite a los gestores del sistema proporcionar comandar y controlar más rápidamente los dispositivos inteligentes. En el nacimiento de estos dispositivos, el gestor puede sólo acceder a los parámetros del sistema en la localización del sistema de distribución. Pero cuando las técnicas de comunicación se desarrollaron, los dispositivos pueden ya controlarse en cualquier sitio de los edificios o lugares próximos mediante protocolos de propietario. Actualmente, internet permite acceso en tiempo real en cualquier lugar del globo utilizando protocolos abiertos. Hoy en día, las siguientes funciones pueden realizarse rutinariamente:
Gestión de energía:
  • Minimizar paradas no controladas y reducir daños de equipos costosos.
  • Gestión de alarmas y eventos.
  • Notificación de mantenimiento predictivo mejorado.
  • Seguridad incrementada por control remoto y control del dispositivo.
  • Calidad de la energía y captura de forma de onda.
Control de energía
  • Auditoría de la factura eléctrica.
  • Gestión de la demanda.
Describimos en este artículo las terminologías que soportan estas funciones sobre internet: el hardware que permite los dispositivos de red y electrónica inteligente y el software relacionado que gestiona las funciones anteriores.
. Arquitectura de red .
El propósito de este sistema de control y supervisión es intercambiar información y comandos entre IEDs y el gestor del sistema. Los dispositivos y Host PC deben ser capaces de interactuar con el sistema de datos de comunicaciones, enviar y luego reconstruir la señal original tan exactamente como sea posible en un protocolo particular.
. Dispositivos electrónicos inteligentes .
Al nivel de IED, las señales que varían con el tiempo tales como corriente, voltaje, etc, se muestrean y convierten en una representación digital como una secuencia de bits sobre conductores, luz modulada o señales de radio. El transmisor de entrada/salida presenta cambios de voltaje de 1´s y 0´s transmitidos sobre una red de comunicación en el protocolo apropiado.
. Protocolos .
Para el propósito de esta discusión, hay tres protocolos:
Legacy Protocols – únicos y cerrados por cada fabricante de PMCS (Comment, SEL, INCOM, PROFIBUS, etc).
Modbus RTU (RS485 network)
TCP/IP (Ethernet 10/100/1000Base-T network)
.
Redes
Las redes físicas basadas principalmente en conductores cableados según (respetamos la denominación en inglés por ser la más común):
Ethernet – LAN, Internet (TCP/IP protocol)
Media
X Base-T (twisted pair CAT 5) X Base-FL (fiber optic) X = Mbits/sec
RS485 – Modbus RTU protocol
Media – two-wire twisted pair, shielded cable
Legacy –Proprietary protocol
Media – two-wire twisted pair, shielded cable
Las redes pueden también basarse en radio, microonda o satélite. La única diferencia es el método de muestreo, señales de modulación (codificación) y demodulación (decodificación)
.
Host PC
.
El host PC conecta el Ethernet hub vía internet. El host PC está equipado con una tarjeta de Ethernet para comunicaciones de internet. La localización del PC no está restringida, proporcionando una conexión de internet que también es capaz de asumir las regulaciones de seguridad TI desde el exterior de las instalaciones. Sin embargo, con password apropiado y “firewall”, el sistema quedará seguro a la vez que proporciona al gestor del sistema la abrumadora ventaja de tener acceso instantáneo a dispositivos desde cualquier localización. Una opción simplificada está disponible cuando el control remoto de los medidores es el objetivo, especialmente significativo por certificación LEED. El Ethernet hub acepta las conexiones de cualquier medidor de Ethernet múltiple y puerta de enlace. Medidores Modbus adicionales pueden ser conectados en serie a la puerta de Ethernet o a una red proprietary (propietario) a través de un concentrador y puerta de enlace. Esta arquitectura minimiza tanto los requerimientos de hardware como de software cuando sólo necesitan estar accesibles los medidores. El medidor de Ethernet puede contener también un servidor web embebido, en cuyo caso el medidor actúa como host y el PC usa el web browser como HMI (interface hombre máquina) sin software PMCS.
Software
.
El software PMCS a nivel del operador es el corazón del sistema. Funciona como HMI (interface hombre-máquina) en las capas más altas, pero también realiza muchas tareas (funciones de servidor DDE - Dynamic Data Exchange o Intercambio Dinámico de Datos) en el fondo dirigido a orquestar, reunir y distribuir información. Sí bien están disponibles numerosas opciones y accesorios para software PMCS, el mercado generalmente ofrece un alto rango de productos desde básicos a Premium. El software PMCS básico está previsto para las redes más pequeñas de IED´s. Este software cuesta menos pero no ofrecen características tales como la gestión de la energía y limitan el número de clientes conectados al servidor. El paquete PMCS Premium proporcionará el rango total de control y gestión de la energía y características de calidad de la energía. Están previstos para gran número de IEDs y permitirá que muchos más dientes accedan al sistema. La diferencia en costes entre productos PMCS y básicos es lo bastante significativo como para garantizar una cuidadosa revisión de los requerimientos del proyecto.
.
Bibliografía: Internet-Accesible Power Monitoring & Control Systems. GE Specification Engineers. .
Palabras clave: Power Management and Control System Dynamic Data Exchange, Intelligent Electronic Devices (IED), Power Management and Control System (PMCS).
Publicar un comentario en la entrada