1Septiembre 2012 Ormazabal
ii
NUEVA GENERACIÓN DE FUNCIONES Y EQUIPOS PARA LA
AUTOMATIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE LA RED DE
DISTRIBUCIÓN. EXPERIENCIAS SMART GRID
NUEVA GENERACIÓN DE FUNCIONES Y EQUIPOS PARA LA
AUTOMATIZACIÓN Y MONITORIZACIÓN DE LA RED DE
DISTRIBUCIÓN. EXPERIENCIAS SMART GRID
Rosario 25, Septiembre 2012.
Hugo Baroja, Juan Antonio Sánchez, Iker Martín.
Rosario 25, Septiembre 2012.
Hugo Baroja, Juan Antonio Sánchez, Iker Martín.
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2Septiembre 2012 Ormazabal
1
LA AUTOMATIZACIÓN EN LA RED DE DISTRIBUCIÓN MT
3Septiembre 2012 Ormazabal
AUTOMATIZACIÓN MT
Acceso remoto a instalaciones
o Operaciones remotas (abrir, cerrar, activar
automatismos).
o Detección de paso de falla
o Alarmas de instalación
o Medida de variables eléctricas
o Señales
Automatismos
Transferencias automáticas
Auto seccionalizador
Selfhealing
Automatización de la red MT
4Septiembre 2012 Ormazabal
POR QUÉ AUTOMATIZAR LA RED MT?
Mayor velocidad de reacción que
instalaciones manuales
Evitar penalizaciones por interrupciones
del servicio
Acopio de información de la red para
ejecutar maniobras preventivas
Optimizar flujos de cargas
Mantenimiento más eficiente
Automatización de la red MT
Eventos en 2 años consecutivos (datos del mes de diciembre de ambos años)
Nº de CTs MT/BT Automatizados 160 305
Nº Maniobras 358 839
Nº Errores de maniobra (tele) 23 33
Nº Indicaciones de Falta 264 461
Otras alarmas 419 1655
Eventos en CTs automatizados de una red de 6.500 CTs clientes durante 1 mes
Eventos en CTs automatizados de una red de 6.500 CTs clientes durante 1 mes
5Septiembre 2012 Ormazabal
2
CONTROL CONVENCIONAL: LAS LIMITACIONES DE LA
AUTOMATIZACIÓN CLÁSICA
6Septiembre 2012 Ormazabal
Control Convencional: Automatización Clásica
EL CONTROL CONVENCIONAL
Componenteso Conversor/cargador de baterías + bateríaso RTU (Remote Termina Unit)o Detectores de paso de fallao Interconexiones (treinta hilos por posición)o Equipos de comunicaciones
Información recopilada en RTUo Estado + maniobra de interruptoreso Estado SPAT o Indicación de fallao Indicación de presencia de tensióno Medida de intensidado Alarmas del centro
La información es llevada mediante cableado físico (señales Vcc) a la RTU desde cada posición
Entre 15 y 20 cables por posición
Jungla de cables?
Entre 15 y 20 cables por posición
Jungla de cables?
7Septiembre 2012 Ormazabal
Control Convencional: Automatización Clásica
LIMITACIONES DEL CONTROL CONVENCIONAL
Trabajos en campo Se alargan las tareas de instalación, aumenta la probabilidad de error
o Cableado de señales 9 hilos
o Sensores de Intensidad 4 hilos
o Sensores de Tensión 4 hilos
o Comprobaciones Todo el trabajo realizado en campo debe ser revisado durante la PEM
Errores de indicación Tecnología obsoleta, Ajustes específicos para cada punto de la red Errores críticos: afectan a la operación desde Puesto de Control
o Intensidades capacitivas En neutro aislado corriente de falla baja, puede confundirse con la capacitiva de retorno. Ajustes demasiado altos.
o Intensidad magnetizante Corriente de Inrush por conexión de trafos induce a error
o Verificaciones en campo Se realizan con los equipos instalados, requieren equipos de inyección voluminosos no se hace
Normalización Las instalaciones no están normalizadas, dificulta comprobaciones y aumenta tareas de integración en Puesto de Control
8Septiembre 2012 Ormazabal
3
CONTROL INTEGRADO: LA AUTOMATIZACIÓN SMART
DEL SIGLO XXI
9Septiembre 2012 Ormazabal
EL CONTROL INTEGRADO
Componenteso Conversor/cargador de baterías + bateríaso RTU (Remote Terminal Unit)o Equipos de Control Integradoo Detectores de paso de fallao Interconexiones (tres hilos)o Equipos de comunicaciones
Información recopilada en RTUo Estado + maniobra de interruptores o Estado SPAT o Indicación de fallao Generación de alarmas de posicióno Indicación de presencia de tensióno Medidas (I, V, P, Q, cosφ)o Alarmas del centroo Automatismos de posición
La información es llevada mediante protocolo de comunicaciones (tres hilos)
Control Integrado: Solución SMART
10Septiembre 2012 Ormazabal
VENTAJAS DEL CONTROL INTEGRADO
Trabajos en campo Se reducen drásticamente
o Cableado de señales Realizado en fábrica
o Sensores de Intensidad Realizado en fábrica
o Sensores de Tensión Realizado en fábrica
o Comprobaciones Realizado en fábrica. Mínimas
comprobaciones finales en campo
Reducción de errores en PEM.
Simuladores para pruebas: Evitar desenergizacionesMayor cantidad de información:
o Medidas I, V, P, Q, cosφ
o Alarmas de posición Generadas en equipos CI
Instalaciones normalizadas Estandarización y orden,
hardware estándar, personalización de software
Control Integrado: Solución SMART
11Septiembre 2012 Ormazabal
LOCALIZACIÓN DE FALTAS
Reduce tiempos de interrupción y minimiza maniobras
Mejora la calidad del servicio y evita reproducir cortocircuitos localizando la falla
Detección fiable: Falsas detecciones, Intensidad capacitiva
Selectividad con cabecera, mismo tipo de curvas
Acceso remoto a los equipos. Ajustes, análisis de fallas, etc.
Sensores fiables.
• Montaje robusto
• Precisión
• Mantener la seguridad de la instalación. Arco interno
Control Integrado: Solución SMART
12Septiembre 2012 Ormazabal
MEDIDAS MT (P, Q, V, I)
Aportan visibilidad en tiempo real de la red de distribución.
La generación distribuida requiere conocimiento de los flujos de energía en tiempo real.
Posibilita actuación sobre la circulación de reactiva a nivel de red MT.
Nueva generación de sensores:
• Transformadores convencionales no viables.
• Acotar la precisión de toda la cadena para evitar la suma de errores
• Método sencillo de ensayo en campo
Control Integrado: Solución SMART
13Septiembre 2012 Ormazabal
NÚMERO DE MANIOBRAS
Centros telemandados mayor número de maniobras
• Resolver incidencias
• Operar la red
Mayor endurancia de aparamenta. Aislamiento en SF6
• Actualmente IEC60265-1: E3/M2.
• 5000 Maniobras mecánicas
CAPACIDAD DE CORTE
Capacidad de corte definida para intensidad de carga
80% de faltas monofásicas despeje desde CT
Eventos en 2 años consecutivos (ambos en el mes de diciembre)
Nº de CTs MT/BT Automatizados 160 305
Nº Maniobras 358 839
Nº Errores de maniobra (tele) 23 33
Nº Indicaciones de Falta 264 461
Otras alarmas 419 1655
Eventos en CTs automatizados de una red de 6.500 CTs y 260.000 clientes durante 1 mes
Ensayo de corte de un interruptor-seccionador: falta a tierra 100A / 24kV
(IEC60265-1. I6a)
Control Integrado: Solución SMART
14Septiembre 2012 Ormazabal
NORMALIZACIÓN FUNCIONAL
Imprescindible para despliegues a gran escala
Unidad funcional completa (celda, equipo de control…)
Normalizar la funcionalidad lógica asociada
• Evita ingenierías específicas
• Define ensayos tipo de conjunto
• Herramientas automáticas para generar BBDD
PLUG & PLAY
Integración de equipos multidisciplinares en los CTs
Evitar que afecte a la fiabilidad
• Diseño Fail-safe
• Mínimo trabajo en obra
• Máximas garantías de calidad y correcto funcionamiento
Generador software de celdas automatizadas normalizadas
Control Integrado: Solución SMART
15Septiembre 2012 Ormazabal
4
NUEVAS FUNCIONALIDADES PARA SMARTIZAR LA RED DE
DISTRIBUCIÓN DEL SIGLO XXI
16Septiembre 2012 Ormazabal
SUPERVISIÓN RED MT
Supervisión remota EN TIEMPO REAL
Medida de I, V, P y Q
Detección de paso de faltas
Alarmas de instalación: Agua, humo, intrusión...
Acceso remoto a los equipos. Ajustes, análisis de faltas, etc.
Sin posibilidad de maniobra
Nuevas funcionalidades SMART
17Septiembre 2012 Ormazabal
SUPERVISIÓN RED BT
TELECONTROL Lectura en tiempo real• Fusión de fusible BT
• Medida de potencia
• Alarmas
TELEGESTIÓN Lectura periódica
• Curvas de carga de trafos y líneas BT Optimización de la explotación
• Medida de energía en trafo asociar a medida contadores
• Medida de desequilibrios en trafo y líneas BT minimizar pérdidas
• Modelado de pérdidas trafo y red BT
• Coeficiente de simultaneidad Optimizar explotación
• Curvas de temperatura Definir márgenes de sobrecarga
• Perfiles de tensiones Monitorización de la red para ver las perturbaciones
surgidas en la red
Cuadro de BT
Transformador de distribución
Nuevas funcionalidades SMART
18Septiembre 2012 Ormazabal
5
PROYECTOS PILOTO: RECOMENDACIONES
LECCIONES APRENDIDAS
19Septiembre 2012 Ormazabal
Lecciones aprendidas
PROYECTOS SMART GRID EN ESPAÑA
Aplicación de los nuevos conceptos de
automatización.
Funciones:
• AUTOMATIZACIÓN MT/BT.
• SUPERVISIÓN RED MT.
• SUPERVISIÓN RED BT.
• INTEGRACIÓN GENERACIÓN DISTRIBUIDA.
• TELEMEDIDA.
IBERDROLA. CASTELLON.
• 600 MT/BT / 100,000 Clientes.
ENDESA. MALAGA.
• 72 MT/BT / 12,000 Clientes.
GAS NATURAL FENOSA. MADRID.
• 80 MT/BT / 15,000 Clientes.
20Septiembre 2012 Ormazabal
MODULARIDAD
Independiza las comunicaciones de resto de funciones y aplicaciones.
Permite realizar despliegues de funciones independientemente del medio (GPRS, PLC-MT, ADSL, Wimax, etc.).
Mayor velocidad de evolución de comunicaciones que el resto de equipos en el CT.
Implementación práctica en equipos de comunicaciones como módulos independientes.
Orientación a normalizar sólo el interface con el resto de equipos.
Permite acotar responsabilidades.
Lecciones aprendidas
Arquitectura modular de las comunicaciones en el CT
COMUNICACIONES
21Septiembre 2012 Ormazabal
MONITORIZACIÓN
Una red sin comunicaciones no es Smart
Monitorización y control en tiempo real
CENTRO DE CONTROL DE COMUNICACIONES
COMUNICACIONES
Lecciones aprendidas
22Septiembre 2012 Ormazabal
CAPACITACIÓN DEL PERSONAL
CTs prácticamente sin mantenimiento.
Instalaciones visitadas muy ocasionalmente.
Acceso muy restringido a personal autorizado.
Labores principales de maniobra de circuitos y mantenimiento.
Equipos electrónicos y de comunicaciones:
• Cambian prácticas actuales.
• Personal con perfiles muy diferentes.
• Accesos mucho más frecuentes.
• Facilitar requisitos de acceso para reducir costes.
Personal trabajando en un CT.
Lecciones aprendidas
23Septiembre 2012 Ormazabal
INTERCONEXIÓN EN BT
Aún en análisis el efecto de la GD-BT en la red de distribución.
Los equipos actuales de CTs no están preparados para alta penetración de GD en BT.
Protección con fusibles. No operativa para faltas monofásicas, inversiones de potencia, funcionamiento en isla, etc.
Mejorar Protección y Control Flujo Bidireccional De Energía
INTERCONEXIÓN EN MT
Evolución mejorando seguridad y explotación de las instalaciones (protecciones voltimétricas, telecontrol, telemedida, etc.).
Pendiente mejorar las detecciones de suministro en isla.
GENERACIÓN DISTRIBUIDA
CT de interconexión de GD a la red de MT
Lecciones aprendidas
24Septiembre 2012 Ormazabal
6
CONCLUSIONES
EVOLUCIÓN A MEDIO/LARGO PLAZO
25Septiembre 2012 Ormazabal
Preensamblaje en fábrica y normalización de instalaciones para
evitar errores en campo y ahorrar tiempo de puesta en servicio
Aporta medida de variables analógicas (V, I, P, Q):
Conocimiento de la red,
Mejorar eficiencia
Integración de generación distribuida.
Acceso remoto a todos los equipos; pasos de falta, RTU, supervisor BT, etc.
Permitiendo configurar, actualizar, mantener, recoger información de forma remota
Servidor web para operaciones de mantenimiento en los equipos evitando uso de programas propietarios.
Detecciones fiables de pasos de falla para localizar las averías e información del tipo de avería (intensidad, tiempo, fase, etc.).
Test automáticos periódicos de baterías y de los equipos para garantizar su correcto estado.
Sistemas de pruebas y puesta en servicio robustos
CONCLUSIONES (I)
VENTAJAS DEL TELEMANDO POR CONTROL INTEGRADO
26Septiembre 2012 Ormazabal
EVOLUCIÓN HACIA UN NODO DE GESTIÓN DE LA ENERGÍA
Mayor complejidad de las instalaciones
Convivencia de diferentes tecnologías algunas en constante evolución.
Las comunicaciones, la monitorización y la supervisión, pilares para soportar su funcionalidad.
La velocidad de la evolución dependerá de múltiples factores (regulatorios, tecnológicos, etc…).
El crecimiento debe planificarse de forma modular y abierto a las necesidades futuras.
CONCLUSIONES (II)
La complejidad de la gestión puede alcanzar niveles que solo podrán resolverse de forma automatizada mediante la utilización de Inteligencia Artificial
La inteligencia del sistema deberá distribuirse en diferentes niveles, dotando de inteligencia a los subsistemas y componentes.
27Septiembre 2012 Ormazabal
Evolución a Medio/Largo Plazo
NECESIDADES FUTURAS
Integración masiva de generación
distribuida en MT y BT .
Integración del
Vehículo eléctrico
Mejora de la eficiencia energética
28Septiembre 2012 Ormazabal
Evolución a Medio/Largo Plazo
NECESIDADES FUTURAS
• Regulación de tensión en BT, y MT.
• Gestión flujos de energía.
• Almacenamiento.
• Interconexión de redes.
ELECTRONICA DE
POTENCIA
ELECTRONICA DE
POTENCIA
29Septiembre 2012 Ormazabal
Muchas gracias por su atención
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