Cómo Ecuador modernizó su red de distribución de energía con una plataforma Ecostruxure ADMS

Comunicación presentada al VII Congreso Smart Grids

Autor

• José Ángel Ríos Blanco, Gerente Comercial Digital Grid, Schneider Electric

Resumen

Las nuevas tecnologías, como los sistemas avanzados de gestión de distribución (ADMS), están abriendo ahora las puertas para la modernización de los sistemas eléctricos a escala nacional. El Ministerio de Electricidad y Energía Renovable (Ministerio de Electricidad y Energía Renovable) de Ecuador en cooperación con las empresas de distribución eléctrica lanzaron el proyecto SIGDE (Sistema Integrado para la Gestión de la Distribución Eléctrica) con el fin de modernizar su red nacional de distribución de energía. Así la visibilidad de la red de distribución aumentó del 5% al 94%, sentando las bases para una gestión energética avanzada, una mayor confiabilidad y eficiencia de la red.

Palabras clave

Sistema avanzado para la Gestión de redes de distribución, Recurso Energético Distribuido, Sistema de Almacenamiento, Vehículo Eléctrico, Sistema para Gestión de Recursos Energéticos Distribuidos, Sistema de Adquisición de Datos, Sistema de Gestión de la Distribución, Sistema de Gestión de Incidencias, Gestión de las brigadas móviles, Common Information Model

De 5% a 94% de visibilidad de la red

Proyecto SIGDE

Para Ecuador, con una superficie terrestre de casi 110,000 millas cuadradas y un paisaje diverso que incluye la selva amazónica, las tierras altas de los Andes, las Islas Galápagos, ricas en vida silvestre y una población de más de 16.6 millones de personas, la estabilidad del poder ha sido un problema durante mucho tiempo. Una red de distribución eléctrica altamente fragmentada administrada por 20 compañías eléctricas diferentes presentó un desafío para implementar un ADMS de clase mundial, mientras que una infraestructura obsoleta causaba frecuentes cortes de energía.

Como resultado, el Ministerio de Electricidad y Energía Renovable (Ministerio de Electricidad y Energía Renovable) de Ecuador en cooperación con las empresas de distribución eléctrica lanzaron el proyecto SIGDE (Sistema Integrado para la Gestión de la Distribución Eléctrica) con el fin de modernizar su red nacional de distribución de energía.

Los modelos de gestión inconsistentes afectaron la estabilidad eléctrica

A lo largo de los años, las 20 compañías eléctricas habían seguido modelos de gestión totalmente diferentes, lo que hacía cada vez más difícil gestionar el rendimiento de la red y ejecutar el mantenimiento de la red de forma rápida y rentable. La modernización requeriría tecnologías actualizadas para centralizar la función de gestión y medir e informar con precisión sobre el rendimiento de la red en las diversas geografías.

Según Esmeralda Tipán, Subsecretaria de Distribución y Comercialización de Energía, “ya no nos bastaba con fortalecer el sistema de distribución con infraestructura. Teníamos que aportar inteligencia a la infraestructura y convertirla en un sistema dinámico para conocer a nuestros clientes y su comportamiento en el uso de la energía eléctrica”.

Con información limitada de activos de subestaciones, unidades terminales remotas (RTU), relés, transformadores, medidores y líneas de transmisión, las empresas de servicios públicos alguna vez pudieron garantizar la seguridad y confiabilidad de la red. Sin embargo, se ha vuelto más difícil mantener estos activos y prolongar su vida a medida que la red enfrenta cada vez más perturbaciones.

Las soluciones Smart Grid brindan un alto nivel de visibilidad del sistema

Una de las soluciones principales implementadas fue una solución de red inteligente que incluye un Sistema de gestión de distribución avanzada. ADMS es una plataforma de software que apoya a los operadores y planificadores de redes en la gestión y optimización integral de los equipos de distribución eléctrica. Un ADMS incluye funciones que automatizan la restauración de cortes y optimizan el rendimiento de la red de distribución. Al integrar las aplicaciones operativas de distribución eléctrica en una sola plataforma, la administración del sistema general se simplifica, lo que resulta en un flujo de trabajo mejorado y una ejecución de tareas simplificada.

EcoStruxure ™ ADMS está compuesto por un DMS (Sistema de gestión de distribución), SCADA (Sistema de control de supervisión eléctrica y adquisición de datos), OMS (Sistema de gestión de interrupciones) y EMS – PCS (Sistema de control de energía), e introdujo inteligencia a múltiples capas de la red. Esto permitió nuevas capacidades, incluido el monitoreo, el análisis, el control, la optimización y la planificación integrales. Después de la implementación completa, la visibilidad de la red de distribución aumentó del 5% al ​​94%, sentando las bases para una gestión energética avanzada, una mayor confiabilidad y eficiencia de la red.

Regulación en Ecuador

Respecto a los aspectos regulatorio en Ecuador, todas las directrices encaminan hacia una explosión de componentes DER (generación distribuida, sistemas de almacenamiento y vehículo eléctrico) a lo largo de la red de distribución.

Últimas noticias (2019-2020):

1. 2019 de marzo la Ley Orgánica de Eficiencia Energética (LOEE) “Comercialización de energía eléctrica para recarga de vehículos”
2. Reglamento No. ARCONEL 005/18 denominado «Calidad del servicio de distribución y comercialización de energía eléctrica». El objetivo de este cuerpo normativo es establecer los indicadores, índices y límites de calidad del servicio de distribución y comercialización de energía eléctrica; y, definir los procedimientos de medición, registro y evaluación a seguir por las empresas distribuidoras eléctricas y los consumidores, según corresponda. Estos informes son suministrados por la plataforma Ecostruxure ADMS
3. “Marco normativo para la participación de la generación distribuida». El proyecto de regulación tiene como objetivo establecer las condiciones técnicas y comerciales a ser observadas respecto al desarrollo y operación de plantas de generación distribuida, en este sentido dicha normativa es de aplicación a: consumidores y empresas que instalan y operan plantas de generación distribuida en el país; Distribuidores a cuyas redes se conectan estas centrales; y, el CENACE.

Bien posicionados para el futuro

Según Medardo Cadena, ministro de Electricidad y Energías Renovables e ingeniero, “Vemos el detalle de una subestación, estado de interruptores, seccionadores, tensión de bus, corrientes, potencias y la tensión de cada alimentador. Podemos acceder a resúmenes de alarmas relacionados con todas las condiciones de operación en todo el sistema eléctrico de Ecuador. También tenemos un resumen de eventos o un registro de lo sucedido. Podemos filtrar de múltiples formas, incluso por compañía eléctrica. También podemos rastrear incidencias y problemas, el tipo de llamadas que recibimos o el motivo por el que el cliente nos llamó. También podemos determinar cómo un operador del centro de control gestiona esas reclamaciones».

Rico en recursos de energía renovable, Ecuador ahora puede integrar sin problemas las energías renovables. Con esta sólida infraestructura en su lugar, Ecuador ahora puede enfocarse en construir un futuro más brillante y sostenible.

Solución para la gestión de la distribución

Aspectos de la utility moderna

Los aspectos que definen hoy día a la distribuidora son:

• Descentralización: la aparición de componentes DER a lo largo de la red distribución, bien en MT o BT, han cambiado el carácter de la red, la gestión de ésta es más compleja, la inyección de energía renovable en la red distribución genera perturbaciones. Se necesita mayor conciencia situacional de la red, un conocimiento completo de todos los componentes conectados, y su influencia en la gestión de energía, así como su consideración en las actividades de operación y planificación del centro de control.
• Interoperabilidad: es fundamental la integración de los diferentes sistemas existentes en la distribuidora y que contribuyen a la gestión operativa y del negocio. Mapear los procesos internos de la empresa nos lleva a esta labor y lo ideal es hacerlo mediante estándares de interoperabilidad, como CIM, aceptado en la industria como el estándar de interoperabilidad para el intercambio de información de redes eléctricas entre sistemas.
• Digitalización: la digitalización de los datos y de los procesos es una actividad esencial para cualquier empresa. Esto supone (1) registrar en los sistemas las informaciones que modelan la realidad con una fidelidad necesaria acorde a los resultados esperados de su uso (2) definir los procesos por los cuales se hace uso de la informaciones existentes, que crearán nuevas informaciones que se registrarán sucesivamente en los sistemas (3) todos las personas de la empresa realicen su actividad sobre los sistemas existentes, para que su actividad siga los estándares definidos y para que las informaciones residan en el sistema
• Movilidad. Las brigadas de campo llevan a cabo muchas actividades, que deben ser parte de la digitalización de datos y procesos, pero esto incluye brigadas de la distribuidora y de las empresas que realizan labores para la misma, facilitando el mismo entorno de trabajo para todas las personas que de una manera u otra manejan información de la empresa, así todo quedará alojado en los sistemas y las tareas seguirán las reglas definidas.

Hoy día, las distribuidoras de Ecuador ya han avanzado en estos aspectos y afrontan el reto soportados por la plataforma ADMS que les proporciona la tecnología necesaria para ello.

Gestión de la operación

La gestión de la operación está organizada en 3 niveles: Nacional, Regional y Local.

El despacho nacional dispone de una plataforma ADMS, teniendo un centro de control activo en Quito y un centro de control de respaldo en Guayaquil, que ofrece las funcionalidades SCADA, DMS, OMS y MWM. El sistema, a nivel de base de datos y modelo de la red, está segmentado lógicamente, de manera que los usuarios de cada distribuidora acceden, administran y operan exclusivamente los datos que son de su distribuidora.

Desde el sistema nacional se dispone de:

• Conexión a través de web de usuarios corporativos y brigadas de campo a través de las aplicaciones correspondientes que permiten el acceso a multitud de funcionalidades.
• Integración con los sistemas corporativos (Ecostruxure ArcFM de Schneider Electric, CIS/CRM, Sistema PI de AVEVA, así como otros) que permite el flujo de informaciones y de procesos de negocio.
• Funciones avanzadas para la gestión global de la energía en la red de distribución
• Reportes al regulador

Desde los tres despachos regionales se puede realizar supervisión y coordinación en una región sobre un conjunto de distribuidoras.

Los centros de control locales permiten conexión remota al despacho nacional para administración y operación. Además, cada centro local dispone de un SCADA de Schneider Electric que realiza dos funciones principales:

• Actúa como punto de supervisión y control en caso de pérdida de comunicaciones con el despacho nacional
• Tiene una configuración de base de datos distribuida con el despacho nacional, de manera que un punto de control de SCADA es administrado y operado como un único punto en los dos centros, es decir, en realidad los dos SCADA (despacho nacional y centro de control local) son un único sistema. De esta manera, se reducen las tareas de administración, incoherencias, gaps y duplicidades.

Ecostruxure ADMS

La base de la solución consiste en la plataforma de tiempo real Ecostruxure ADMS de Schneider Electric, que proporciona herramientas para la visualización dinámica, la supervisión y el control de la red de distribución eléctrica, junto con un amplio conjunto de aplicaciones avanzadas de energía para el análisis, la planificación y la optimización de la operación. El sistema se basa en estándares abiertos y está estrechamente integrado con fuentes de datos externas (por ejemplo, GIS, ERP, equipos de campo e instalaciones). ADMS ofrece una gestión global de la energía para la red de distribución.

La plataforma Ecostruxure ADMS se basa en el concepto de “Smart Grid Solution”. Integra las tecnologías de eficiencia energética, respuesta a la demanda y recursos distribuidos para permitir que los usuarios de la red tomen decisiones inteligentes que les ayuden a ejecutar la red de manera más eficiente, confiable y a un menor costo. ADMS proporciona muchos requisitos contemporáneos de los clientes, tales como: gestión de la demanda, generación distribuida, monitoreo y control de redes en tiempo real, restauración automática para redes autorrecuperables, reducción de la duración promedio de las interrupciones, validación de la topología de red, confiabilidad predictiva, reducción de pérdidas y costos de operación con acceso abierto a bases de datos flexibles.

Modelo de red

El modelo de red es un conjunto de datos que describe completamente la red de distribución de energía de una utility a efectos de cálculos y presentación en ADMS. El Modelo de Red contendrá tanto el modelo eléctrico como el modelo gráfico de la red de distribución de energía. En cuanto a los componentes de la aplicación, el modelo de red es administrado por un grupo de componentes, de manera que las funcionalidades serán independientes del modelo, así la activación de nuevas funciones no dependerá del modelo de red sobre la que serán ejecutadas.

Hay tres fuentes separadas de datos del modelo de red identificadas. Éstas son GIS, EMS y cliente propio de edición del Modelo de Red ADMS (Builder). En general, el GIS proporciona los llamados datos de campo (alimentadores), mientras que el EMS proporciona información subestaciones de alta tensión. Los datos procedentes de estos sistemas (paso 1) se convierten y se agregan por el componente GIS Importer. El Builder se usa típicamente para introducir diagramas unifilares de los interiores de la subestación y datos relacionados con las aplicaciones ADMS, tales como límites y modelaje del equipo de control y protección.

Pero las utilities tienen dificultades para recopilar y procesar información que involucra la amplia variedad de activos que respaldan la operación, incluida la ingeniería, la contabilidad y otros procesos comerciales. El objetivo final es poder operar activos físicos lo más cerca posible de sus límites físicos gracias a operaciones optimizadas y configuraciones ajustadas dinámicamente, maximizando así las inversiones.

Integración GIS y ADMS

La integración de las plataformas Ecostruxure ArcFM y Ecostruxure ADMS ha sido muy importante para conseguir una digitalización de alta fidelidad de la red de distribución. Así, los procesos garantizan unos datos precisos para el modelado de la red en ADMS, lo que facilitará unos resultados adecuados para las funciones avanzadas (Estimador de Estados, Flujo de Carga e Índices de Rendimiento, principalmente). De esta manera, podemos decir que el sistema tiene monitorizada completamente la red de distribución y, por tanto, todas las actividades que realicen los operadores tendrán el soporte de dichos cálculos, por ejemplo, para la planificación de la operación y para la gestión de incidencias.

Actualmente dicha integración se realiza mediante conectores que permiten utilizar CIM (Common Information Model) como modelo de intercambio de informaciones entre estas plataformas.

En el futuro, ambas plataformas compartirán el mismo modelo CIM, lo que permitirá evitar el uso de conectores y extender las funcionalidades de validación, intercambio de informaciones, etc.

Una Hoja de Ruta Definida

Resultados

La implantación de las tecnologías comentadas anteriormente en las distribuidoras en Ecuador ha permitido:

• Ecualizar el avance tecnológico de todas las distribuidoras del país y, por extensión, ofrecer la misma calidad de servicio a todos los consumidores ecuatorianos, sea donde sea que vivan, en la gran ciudad, en la costa, en la sierra o en la jungla, todos reciben la misma atención porque la plataforma de operación es la misma.
• Estandarizar todos los procesos operativos en las distribuidoras del país, lo que supone un reto común y la facilidad de movilidad entre los funcionarios, que no necesitarán conocer diferentes sistemas ni distintos procedimientos.
• La plataforma ADMS se ha convertido en el estándar para la gestión de redes de distribución para ARCONEL, el ente regulador en Ecuador, el sistema que reporta desde cada distribuidora los índices de calidad del suministro.
• Afrontar nuevos retos tomando como punto de partida las funcionalidades actuales que le brinda la plataforma ADMS actual.

Nuevas etapas

Las nuevas etapas serán:

1. Actualización a la última versión sobre de la plataforma para acceder a los últimos avances tanto a nivel de infraestructura como de funcionalidades, obteniendo mejoras en el rendimiento y capacidades para afrontar futuras inversiones en automatización de la distribución.
2. Renovar la plataforma hardware/software por un sistema virtualizado hiperconvergente, que permitirá disponer de mayores capacidades y posibilidades para un futuro.
3. Extender el modelo de la red a la baja tensión para la gestión de incidencias BT. Para ello, se tendrá que extender y detallar la información existente en el sistema GIS para la exportación al ADMS.
4. Extender la cantidad de brigadas conectadas al sistema a través de cliente web para aprovechar la formación y desempeño de las actuales 150 brigadas que ya hoy disponen de acceso al sistema a través de Tablet, lo que contribuirá a una mayor coordinación de actividades en campo y autonomía de las personas. También se extenderán las capacidades futuras para la conexión de usuarios corporativos a través de web para la realización de reportes, análisis supervisión, planificación de cortes, etc. sin tener que requerir el soporte continuo del equipo de operación.
5. Incluir un entorno para al equipo de planificación del desarrollo de la red para aprovechar todas las informaciones históricas que se generan en el sistema, además de las funcionalidades que ofrece la plataforma, creando una sinergia grande con el resto de los equipos al compartir datos y funcionalidades.

Objetivos Futuros

Los objetivos que se esperan son una capacidad y disponibilidad plena para afrontar los grandes retos que tiene Ecuador por delante, un país rico en recursos naturales, a través de la gestión global de la energía. Para ello, necesitan una plataforma en su despacho nacional de distribución que les ofrezca hoy todas las funcionalidades que necesitan hoy y mañana todas las funcionalidades que necesitarán mañana.

Recientemente, el gonierno del país ha felicitado a las distribuidoras por su buena gestión de incidencias en la red durante la época de COVID-19, pues se ha ofrecido a los ecuatorianos un alto nivel de servicio para garantizar un suminstro de energía continuado.

Agradecimientos

Agradezco a todas las personas que hicieron este proyecto una realidad, tanto en Schneider Electric como en las diferentes empresas distribuidoras en Ecuador, y, especialmente a Patricio Erazo y Cornelio Castro que idearon y creyeron en el proyecto. Este proyecto ha permitido acceder a tecnología avanzada ADMS a las distribuidoras grandes y a las pequeñas, en las mismas condiciones y con el mismo resultado, cosa que no hubiera sido posible sino con una inversión y un esfuerzo compartido.

Referencias

1. Quito, martes 19 de marzo de 2019, Ley Orgánica de Eficiencia Energética (LOEE) www.recursosyenergia.gob.ec/wp-content/uploads/downloads/2019/03/Ley-Eficiencia-Energe%CC%81tica.pdf
2. Reglamento No. ARCONEL 005/18, «Calidad del servicio de distribución y comercialización de energía eléctrica», www.regulacionelectrica.gob.ec/wp-content/uploads/downloads/2019/01/Regulacion-de-Calidad-Suscrita.pdf
3. Schneider Electric, 2019, From 5% to 94% Grid Visibility: How Ecuador Modernized Its Energy Distribution Network with ADMS documentos internos de Schneider Electric de las plataformas referidas y otras. https://blog.se.com/electricity-companies/2019/02/22/from-5-to-94-grid-visibility-how-ecuador-modernized-its-energy-distribution-network-with-adms/
4. Schneider Electric, 2020, Ecostruxure EcoStruxure™ ADMS, www.se.com/ww/en/product-range-presentation/61751-ecostruxure%E2%84%A2-adms/?parent-subcategory-id=6110
5. Schneider Electric, EcoStruxure™ ArcFM, www.se.com/ww/en/product-range-presentation/62051-ecostruxure%E2%84%A2-arcfm/
6. Osisoft, PI System, www.osisoft.es/pi-system/
7. Schneider Electric, Powering Ecuador’s journey to a brighter future Case Study, https://download.schneider-electric.com/files?p_enDocType=Customer+success+story&p_File_Name=998-20264483_Meer-Ecuador_GMA_success_small.pdf&p_Doc_Ref=998-20264483