Smart Grid Informe

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    20-Nov-2015

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trata de redes inteligentes sensores para electricidad inteligentes

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<p>TRABAJO DE SMART GRIDREDES Y SISTEMAS COMPUTARIZADOS DE CONTROL</p> <p>Contenido1.Introduccin.42.Redes inteligentes.5Imagen 1. Detalle de las Redes Elctricas Inteligentes.73.INFRAESTRUCTURA EN GENERAL83.1 GIS Sistema de informacin geogrca.8Imagen 2. Sistema de informacin geogrficas GIS.83.2 AMI Infraestructura De Medicin Avanzada.93.3 OMS Sistema de gestin de cortes.93.4 SCADA Sistema de adquisicin, supervisin y control de datos.9Imagen 3. Sistema SCADA para la Red Inteligente Smart Grid.103.5 DMS Sistema de distribucin de gestin.103.6 DA Automatizacin de distribucin.104.Movilidad elctrica.115.Sistemas de almacenamiento.116.Contadores inteligentes127.Sensores.148.Integracin de generacin distribuida y recursos energticos renovables.159.Tecnologas avanzadas de transporte.1610.Topologa.17Imagen4. Topologa de Smart Grid.1811.Diseo Arquitectura de Smart Grid.18Imagen 5. Arquitectura Smart Grid.19</p> <p>1. Introduccin.</p> <p>La nueva forma de distribucin de electricidad y los avances de las tecnologas de la informacin y comunicacin (o TIC), dentro del negocio de la energa elctrica (generacin, transmisin, distribucin y comercializacin, incluyendo las energas alternativas) es necesario antes de describir de manera detallada la arquitectura de Red Inteligente conocer las caractersticas principales de dicha arquitectura, as como las ventajas que esta arquitectura aporta a una red de telecomunicaciones, y tambin los beneficios que se derivan del uso de la misma para el operador de red y / o proveedor de servicios as como para el usuario o cliente final del servicio. </p> <p>Esta nueva forma de distribucin es llamada Smart Grid, o tambin conocidas como Redes Elctricas Inteligentes, estas redes describen un cambio significativo y fundamental en el modo en que la energa y la informacin se generan, distribuyen y se consumen ya que, estas redes , incorporan un sistema de lectura y gestin personalizada de la potencia elctrica entregada, y de esta forma el usuario puede controlar la energa que gasta y demanda, de esta forma mejorando el rendimiento del consumo y as mismo controlar los momentos lgidos de consumo y por tanto optimizar el sistema elctrico existente.</p> <p>El trmino red inteligente se asocia a menudo con el concepto de medidores inteligentes capaces de ofrecer una facturacin detallada por franjas horarias, lo que permitira a los consumidores no solo el elegir las mejores tarifas de entre las diferentes empresas elctricas, sino tambin discernir entre las horas de consumo, lo que a su vez permitira un mejor uso de la red. Este sistema tambin permitira mapear con ms precisin el consumo y anticipar mejor las necesidades futuras a nivel ms local.</p> <p>La irrupcin de las energas renovables en el panorama energtico ha cambiado notablemente los flujos de energa en la red elctrica: ahora los usuarios no solo consumen, sino que tambin producen electricidad a travs de la misma red. Por tanto, el flujo de energa es ahora bidireccional. Una red inteligente enva electricidad desde los proveedores a los consumidores usando una tecnologa digital bidireccional para controlar las necesidades del consumidor. Esto ayuda a ahorrar energa, reducir costes e incrementar la usabilidad y transparencia.2. Redes inteligentes.El concepto de smart grids (tambin conocido como redes inteligentes) se ha generalizado en los ltimos aos y es sinnimo de cambio tecnolgico en el sector elctrico. La finalidad del cambio de las redes elctricas actuales a las smart grids es la de satisfacer la demanda elctrica con mayor calidad de suministro, usando energa procedente de fuentes energticas respetuosas con el medio ambiente y creando una red elctrica inteligente, desde la generacin hasta los consumidores.</p> <p>La red inteligente es por definicin un sistema hbrido, ya que incorpora tanto energas renovables como otras generadas con combustibles fsiles. Segn expertos en el tema, una red inteligente a gran escala que funcione exclusivamente con energa verde utilizando la tecnologa es an demasiado costosa.</p> <p>Adems, la implantacin de smart grids conlleva un incremento de la eficiencia energtica y la creacin de nuevos servicios. El avance tecnolgico, la buena receptividad del sector y un marco regulatorio favorable crean un ecosistema prspero para dicho cambio tecnolgico.</p> <p>Cules son las caractersticas principales para que una red sea inteligente? Las principales caractersticas de las redes inteligentes es en primer lugar, su capacidad de comunicarse. Es una especie de internet de recursos energticos: Cada dispositivo generador de electricidad estar conectado a una red informtica que podr enviar y recibir informacin por medio de la red computarizada. La comunicacin entre los componentes individuales se realizar mediante la transmisin de datos. Otra caracterstica importante es la independencia de los dos tipos de procedimientos involucrados en el tratamiento de una llamada: los relacionados con la conexin y los relacionados con el servicio que hace uso de la conexin. En relacin con esta caracterstica fundamental se pueden observar las siguientes caractersticas especficas: Uso eficaz de los recursos y las funciones de la red. La adicin del entorno informtico libera a los sistemas de conmutacin de un porcentaje de carga de procesamiento que puede ser llevado a cabo de manera ptima por los sistemas adicionados. Del mismo modo, la modularizacin en el manejo de software permite la reutilizacin de ciertas partes de la funcionalidad en la prestacin de los servicios. Independencia entre los servicios y la arquitectura de la central de conmutacin. Como consecuencia de la separacin entre la lgica y la operacin del servicio, es posible manipular los servicios sin intervenir continuamente la configuracin de la central de conmutacin para efectuar la provisin de los mismos. Rapidez en la creacin de nuevos servicios. Al administrar de manera independiente la lgica de los servicios se facilita la creacin de nuevas soluciones a nivel de la lgica del servicio para garantizar al usuario la satisfaccin de sus requerimientos especficos. Flexibilidad y escalabilidad. Los servicios configurados son fcilmente modificables lo que establece la posibilidad de introduccin de mecanismos de personalizacin. As mismo, el software y hardware utilizado por la Red Inteligente permite un crecimiento de la arquitectura a medida que aumentan los requerimientos de servicios. Uso organizado de informacin mediante bases de datos. El componente informtico que aporta la Red Inteligente est constituido en buena parte por sistemas de almacenamiento y consulta dinmica de informacin a travs de bases de datos. Las bases de datos permiten la correlacin de informacin teniendo en cuenta dos entornos bsicos: el rango de servicios y el conjunto de usuarios. Utilizacin de protocolos de comunicacin eficientes. Debido a la intervencin de los componentes informticos en conjunto con sistemas de conmutacin que utilizan Control por Programa Almacenado (SPC), la Red Inteligente hace uso de protocolos de comunicacin de alta eficiencia, tales como X.25, pero principalmente el conocido Sistema de Sealizacin por Canal Comn No. 7 del CCITT, SS7.</p> <p>Imagen 1. Detalle de las Redes Elctricas Inteligentes.</p> <p>A veces, la actualizacin completa de la red resulta ser el mayor desafo para los pases en desarrollo. La explosin demogrfica y la industrializacin han incrementado dramticamente el consumo de energa. En muchos pases la produccin apenas abastece la demanda.</p> <p>Una red descentralizada de energa no slo requiere una infraestructura de alto rendimiento sino tambin ingenieros de sistemas especializados. Por lo tanto, los gobiernos de los pases en desarrollo deben utilizar los prstamos provenientes de las instancias multinacionales de manera transparente y eficiente. Sin una restauracin fundamental de las redes ya existentes, la revolucin energtica inteligente seguir siendo un sueo. Por lo tanto, para que la inversin en las redes inteligentes de energa sea econmicamente rentable, los gobiernos tambin tienen que involucrar al sector manufacturero. Esto permitira incluir en el clculo global, el consumo de energa de los electrodomsticos con ms precisin. Solamente con su colaboracin se podr garantizar que en el futuro las redes inteligentes trabajen de forma cada vez ms eficiente. </p> <p>En distribucin, el objetivo de la reduccin de prdidas, se ejecuta mediante una gestin autnoma que identifique y controle el verdadero consumo. La eficiencia sobre el consumo permite realizar un anlisis del mismo y as entregar opciones de gestin que coadyuvan y posibilitan la reduccin del consumo, sin olvidar la optimizacin en la infraestructura de la red. Es decir, en conjunto ofrecen un mejor servicio al cliente otorgando lo que ellos ms requieren, como son, ventajas comerciales, tarifas reducidas, control y administracin local de su verdadero estado.</p> <p>En el mbito del usuario se puede evitar lectura manual, y permitir la eliminacin de recibos por lecturas. La tarifacin flexible es una oportunidad que brinda una red inteligente para optimizar el consumo de la energa. </p> <p>Al mismo tiempo un Smart Grid pretende que la operacin en los sistemas tradicionales de produccin, distribucin, generacin y consumo energtico reduzcan las interrupciones en el servicio, las mismas que al ser representadas en costes resultan significativos por las diferentes actividades que dependen de este insumo.</p> <p>3. INFRAESTRUCTURA EN GENERAL</p> <p>Las redes elctricas inteligentes podrn cambiar su diseo y topologa de acuerdo a los avances tecnolgicos, pero es importante conocer las caractersticas bsicas de una REI Red Elctrica Inteligente - Smart Grid.</p> <p>3.1 GIS Sistema de informacin geogrca.Es un conjunto de herramientas que integra y relaciona diversos componentes como usuarios, hardware, software o procesos que permiten la organizacin, almacenamiento, manipulacin, anlisis y modelizacin de grandes cantidades de datos procedentes del mundo real.</p> <p>La calidad de los datos que existe en el GIS debe ser correctos y precisos, ya que estos ingresan al sistema que controla automticamente al sistema de distribucin elctrica, evitando errores que pueden ocasionar cortes de mayor tiempo o pero an accidentes. Dentro de los principales datos que se debe medir es el tiempo que toma a un cambio en recejarse en el GIS, dado que a medida que el tiempo aumenta tambin lo hace el riego que algo salga mal. Por lo cual es necesario una actualizacin constante la base de datos asociada con el GIS, con el objeto detener una correlacin exacta entre las instalaciones del cliente y el sistema elctrico por lo cual el GIS debera ser casi perfecto de todo el sistema elctrico. </p> <p>Imagen 2. Sistema de informacin geogrficas GIS.</p> <p>3.2 AMI Infraestructura De Medicin Avanzada.</p> <p>Para el diseo de una red inteligente se requiere del uso de medidores digitales avanzados que posean dos vas de comunicacin y con la capacidad de conectar y desconectar servicios a distancia, registrar formas de onda, vigilar la tensin y la corriente. Estos medidores debern sustituir a los medidores actuales, instalndolos en el mismo lugar para no modificar el diseo en grandes dimensiones. Este tipo de medidores pueden tener datos a disposicin de los centros de operacin y planicacin para lograr una mayor fiabilidad y utilizacin de recursos como los son las lneas elctricas o los transformadores. De igual manera ofrecen lecturas de tiempo real, dando la posibilidad de equiparar los patrones de distribucin de carga en el sistema.</p> <p>3.3 OMS Sistema de gestin de cortes.</p> <p>En esta etapa el objetivo de una red inteligente es identificar y restaurar cortes de energa de manera gil y eficiente. Un OMS puede servir no solamente como una herramienta para los servicios pblicos del departamento de operaciones, sino como una herramienta de servicio al cliente, de planificacin de gestin de activos, una herramienta a travs de la cual los departamentos de ingeniera y asuntos regulatorios pueden encontrar informacin recopilada en su base de datos.</p> <p>3.4 SCADA Sistema de adquisicin, supervisin y control de datos.Este sistema provee de toda la informacin que se genera en el proceso productivo a diversos usuarios, esto se puede dotar de informacin a diferentes niveles del sistema como supervisin, control de calidad, control de produccin, almacenamiento de datos. El SCADA contiene diversas soluciones para captura de informacin de un proceso de planta, no necesariamente industrial lo que permite realizar anlisis en tiempo real o estudios posteriores y as obtener indicadores que permitan retroalimentar sobre un proceso u operacin.La existencia de un HMI un software diseado e instalado sobre un servidor para el control de produccin, mismo que puede dotar de comunicacin con dispositivos de campo, controlando el proceso de forma automtica desde la pantalla de monitorizacin.</p> <p>Imagen 3. Sistema SCADA para la Red Inteligente Smart Grid.</p> <p>3.5 DMS Sistema de distribucin de gestin.</p> <p>Esta plataforma se integrar al AMI (Advanced Metering Infrastructure) como un portal a un hogar, para que entregue la respuesta de la demanda, la automatizacin del hogar para la conservacin de la energa, ptimo despacho de la generacin distribuida, el almacenamiento, carga en el sistema de distribucin, y los controles para que el sistema de distribucin de una entidad de des pacho permita colaborar con otras entidades en la carga de la red.3.6 DA Automatizacin de distribucin.</p> <p>La creciente complejidad y criticidad de la red elctrica requiere de mtodos avanzados de control de las infraestructuras con el fin de optimizar su operacin y eficiencia. Es necesario automatizar, adems del telecontrol de la red, el mantenimiento y la capacidad de prediccin. Ampliar los esquemas de proteccin e implementar mecanismos adaptativos de autoajuste de los dispositivos de la red en tiempo real son otras acciones que la automatizacin de la red hace posible.Para habilitar todo lo descrito previamente habr que dar respuesta al aumento de la necesidad de control, supervisin, coordinacin, y en consecuencia, integracin. Todo esto ser posible en la medida en que se disponga de medios TIC, que faciliten, con seguridad y eficiencia, esta necesaria integracin entre los muchos elementos que forman parte de la red inteligente.En esta etapa se encarga de la supervisin, el control y las funciones de comunicacin situados en el alimentador, dentro del diseo se encuentra en las reas de proteccin y de conmutacin.Los dispositivos que conforman esta etapa tienen como objetivo interrumpir la corriente de falla, monitorear las corrientes y voltajes, comunicarse con otros dispositivos similares y ser auto configurables. El sistema tiene la nalidad de restaurar el servicio a los clientes, la capacidad en exibilidad y rapidez para recongurar la red de alimentadores, adicionalmente se requiere que la distribucin de los componentes tenga la capacidad suciente para aceptar la transferencia y adems requiere del sistema de proteccin para aislar la falla...</p>