1septiembre 2012 ormazabal i nueva generaciÓn de funciones y equipos para la automatizaciÓn y...

1Septiembre 2012 Ormazabal

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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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1

LA AUTOMATIZACIÓN EN LA RED DE DISTRIBUCIÓN MT


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


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


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CONTROL CONVENCIONAL: LAS LIMITACIONES DE LA

AUTOMATIZACIÓN CLÁSICA


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?


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


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CONTROL INTEGRADO: LA AUTOMATIZACIÓN SMART

DEL SIGLO XXI


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


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



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



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



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)



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



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NUEVAS FUNCIONALIDADES PARA SMARTIZAR LA RED DE

DISTRIBUCIÓN DEL SIGLO XXI


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


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


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PROYECTOS PILOTO: RECOMENDACIONES

LECCIONES APRENDIDAS


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.


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.


Arquitectura modular de las comunicaciones en el CT

COMUNICACIONES


MONITORIZACIÓN

Una red sin comunicaciones no es Smart

Monitorización y control en tiempo real

CENTRO DE CONTROL DE COMUNICACIONES

COMUNICACIONES



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.



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



6

CONCLUSIONES

EVOLUCIÓN A MEDIO/LARGO PLAZO


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


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.


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


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


Muchas gracias por su atención

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