Comunicación presentada al V Congreso Smart Grids
Autores
- Roberto Martínez, Jefe de Proyecto, Ormazabal
- Eduardo Fontecha, I+D, Ormazabal
- Susana Carillo, Responsable de Living Labs y Directora del Proyecto Monica, Endesa Distribución Eléctrica
- Javier Leiva, Jefe de Proyecto, Endesa Distribución Eléctrica
Resumen
Con el proyecto MONICA se pretende dar un gran salto hacia el futuro de las redes inteligentes capturando una gran cantidad de datos del centro de transformación y haciendo una monitorización y uso de información en tiempo real, tanto en MT como en BT, que permitirá tanto tomar decisiones correctas y a tiempo sobre la operación de la red, como realizar balances de energía para cálculo de pérdidas tanto técnicas como no técnicas, optimizando con ello todo el modelo energético actual. Para la captación de dichas medidas en el CT se han desarrollado equipos de medida y sensorica adaptados a las necesidades de este proyecto, en precisión, conectividad y versatilidad en la información. Para conseguir el mayor número de datos, el proyecto ha contado con un laboratorio excepcional, único, real y a gran escala, Smartcity Málaga. Por otro lado, el proyecto ha contado con sistemas big data, el desarrollo de estimadores de estado y aplicaciones en los sitemas para, con la información recibida desde los CTs mejorar la eficiencia, control del efecto de generación distribuida y del coche eléctrico, gestión de activos y conocimiento del estado preciso de la red.
Palabras clave
Coche Eléctrico, Generación Distribuida, Sensorización, Estimador de Estado, Eficiencia, Big Data
Introducción
Actualmente uno de los retos más importantes en el mundo de la distribución eléctrica es la eficiencia energética y la integración de los nuevos actores en la red eléctrica, la generación distribuida y los coches eléctricos.
El proyecto MONICA (MONItorización y Control Avanzado de las redes MT/BT) focaliza sus actividades de I+D+i en el Reto Social de Energía segura, eficiente y limpia, buscando el desarrollo de un nuevo modelo energético sostenible y eficiente (para luchar de forma activa contra el cambio climático), desarrollando un modelo competitivo de nuevo mercado de la energía y, por supuesto, mejorando la calidad del servicio y la relación oferta-demanda del mercado asegurando que todos consumimos y usamos la energía de una manera más eficiente y rentable.
Descripción
Para la realización de este proyecto se ha utilizado una red real de Endesa ubicada en Málaga, Smartcity, con lo que los resultados obtenidos pueden ser extrapolables a cualquier red de distribución de MT. Por lo que el escenario de prueba es inmejorable.
En concreto se ha contado en el proyecto con:
- 2 Subestaciones AT/MT
- 56 Centros de Transformación MT/BT
- organizados en 2 anillos
- Sensorización total y parcial:
- 34 CT con sensores en el lado de MT del transformador
- 34 CT con sensores en el lado de BT del transformador
- 15 CT con sensores en las celdas de MT de entrada/salida de línea
- 15 CT con sensores en las cabeceras de línea de BT
- 15.000 usuarios finales aprox
El proyecto MONICA centra sus esfuerzos en:
- Diseño y despliegue de sensores y equipos de medida, automatización y control en los centros de transformación MT/BT.
- El desarrollo de un Estimador de Estado de media y baja tensión que utilizará en tiempo real toda la información de la red inteligente, Smart Meters incluidos, para mejorar la operación del sistema.
- Incorporar a los DMS (Distribution Management Systems) aplicaciones que aprovechen al máximo toda la información proporcionada por el Estimador de Estado para poder avanzar en el desarrollo de estrategias para el mantenimiento predictivo y preventivo, en aplicaciones avanzadas de back-office, etc.
- Dar un salto cualitativo en los sistemas de gestión de la medida eléctrica (Meter Data Management), incorporando funciones de tratamiento en tiempo real combinadas con el tratamiento actual que realizan los diferentes sistemas de mercado para posibilitar el aprovechamiento de las mismas infraestructuras que ya están incorporando la mayoría de las Smartgrids.
El proyecto Monica es muy amplio por lo que este trabajo se centrará principalmente en la descripción detallada y despliegue real del equipamiento utilizado en los Centros de Transformación para la captación de las medidas necesarias.
Sensorización
El punto de partida para poder realizar la gestión de la red de MT y BT optima, es contar con la monitorización de las medidas, tanto de MT como de BT, en los centros de transformación. Para realizar esto, en los CTs que integran el proyecto Monica se han diseñado e instalado sensores y equipos de medida adecuados en precisión, conectividad y versatilidad de la información, en diferentes puntos del CT.
El modo de envío de la información y los datos que se envían son fundamentales para que funcione todo el sistema. En este proyecto, una vez analizadas varias alternativas, las medidas se mandan en IEC-104 perfil Endesa cada 5 minutos. De esta manera se utiliza el mismo protocolo y comunicaciones que en otros sistemas de la compañía, integrándose en sus sistemas sin desarrollos complejos y pudiéndose utilizar tanto para algoritmos en tiempo real, alarmas Estimador de estados etc., como para hacer balances de energía.
El número de medidas enviadas desde cada CT es entre 100 y 600, dependiendo del tipo de CT, cada 5 minutos. Por lo que el canal de comunicaciones es fundamental.
Equipo de medida de energía de MT
El reto más importante fue el diseño equipo de medida de energía de MT, instalado en la entrada del transformador, capaz de recibir las señales de tensión desde un sensores de MT y de unos toroidales, ambos instalados en las celdas de MT, y enviar las medidas de V,I,P,Q,E+,E-,Q1,Q2,Q3,Q4, a la remota del centro mediante comunicaciones.
Comunicación con los sistemas de Endesa
Una vez obtenida la información de las medidas se deben enviar a los sistemas de Endesa. En este punto nos encontramos con dos tipos de CTs, los centros telemandados, es decir que tenían una remota ya instalada en el centro y los centros no telemandados, no tenían remota instalada. Por lo que se tuvo que resolver de distinta manera cada tipo de CT.
En los centros telemandados se utilizó la remota existente para el envío de las medidas. En los centros no telemandados se diseño un armario que incluía una miniRTU que concentra la información de las medidas de los equipos y la envía a los sistemas de Endesa.
Diseño de los equipos auxiliares, instalación y puesta en marcha de la solución
Otro punto importante fue el diseño de los equipos auxiliares para instalar los equipos de medida de energía de MT. Se tuvieron que diseñar distintos tipos de armarios dependiendo del tipo de CT en el que iba a ser instalado. El objetivo fue el diseño de un armario base al cual se le añadirían equipos de medida y comunicaciones dependiendo de la funcionalidad necesaria.
El despliegue de estos armarios se realizó en 34 CTs tanto telemandados como no telemandados. Verificando su montaje, las interconexiones entre todos los equipos, las medidas locales y las medidas en los sistemas de Endesa.
Resultados
Como resultado del proyecto se ha conseguido monitorizar los centros de transformación tanto de MT como de BT con muchas más medidas de las que se captan actualmente en cualquier CT, enviando la información necesaria a los sistemas de Endesa en tiempo real para poder ejecutar el estimador de estado desarrollado tanto en MT como en BT. Utilizando satisfactoriamente sistemas de big data, obteniendo una monitorización avanzada de la MT y la BT con la que se están realizado tanto los análisis de pérdidas, técnicas y no técnicas, como control en tiempo real del estado de los CTs. Abriendo la puerta a la generación de aplicaciones para mejor la eficiencia, control del efecto de generación distribuida y del coche eléctrico, gestión de activos y conocimiento del estado preciso de la red de MT y BT.
Conclusiones
Con el desarrollo realizado se da un paso más en la mejora de la información obtenida en los centros de transformación, que servirá para que la compañía pueda mejorar y optimizar las redes de Media y Baja Tensión, y en general permitirá poder ofrecer mejores soluciones y servicios a los clientes. Contribuyendo en gran medida a la mejora del Sistema de Media y Baja Tensión, y sirviendo como base para el desarrollo de aplicaciones capaces de mejorar la funcionalidad del sistema y su seguridad, anticipándose a posibles incidentes y optimizando la gestión de la red para afrontar los nuevos retos, como el vehículo eléctrico, la generación distribuida, o la mejora de la eficiencia energética.