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Metrología, Normalización y Ensayos para las “Smart Grids”
Dr.-Ing. Héctor LaizGerente de Metrología, g ,Calidad y Ambiente
Redes Inteligentes
Redes Inteligentes
Incorporar “inteligencia” a la red
Incorporar “inteligencia” a la red
•Energías Renovables•Gestión de la demanda
•Energías Renovables•Gestión de la demanda
Más vulnerable: •InestabilidadesMás vulnerable:
•Inestabilidades•Ataques o fallas informáticas•Ataques o fallas informáticas
Mejor monitoreo y controlMás Seguridad Informática
l
Mejor monitoreo y controlMás Seguridad Informática
lMás NormalizaciónMás Normalización
Monitoreo y Control – Sincrofasores (PMU)
Monitoreo y Control Sincrofasores (Wide Area Monitoring)
dS ñ l d i i Fuente de sincronismo:
GPS
Señal de sincronismoSeñales analógicas
Señales digitales
Señal de configuración1
Generador de señales:
lib d d Ad i i ióDIT
1 pps
3 V
calibrador de precisión de AC
FLUKE 6100A
Adquisiciónde datos: HP 3458A
3 I3 V 3 I
Shunt
3 V 3 I
AntenaGPS
PC: configuración de equipos y
procesamiento de datos
PMU
Dispositivo bajo prueba
datos
Monitoreo y Control - Medidores
Smart Meter—“A device that includes Metrology, Communications Module, and, optionally, HAN interface. These components are typically integrated into a single physical unit suitable for installation in a standard utility meter socket. ” [NEMA]
•Permiten una comunicación bidireccionalt l did l i t t l íentre el medidor y el sistema central, así
como la actualización de su configuraciónen forma remota por medio de la red decomunicación.•Registran en tiempo real magnitudeseléctricas para facturación y/o análisis deleléctricas para facturación y/o análisis deluso de la energía, así como eventosinternos y externos del medidor, quepermiten la detección de fallas.• Relé interno para realizar cortes yreposiciones del suministro y la posibilidadreposiciones del suministro y la posibilidadde interconectarse con otros equipos osistemas (medidores de agua, gas,electrodomésticos, etc.).
Monitoreo y Control - Medidores
Monitoreo y Control - Medidores
•Identificación e interoperabildiad – “firmas de los equipos”, normativa
•Estado de calibración – Desarrollar algoritmos matemáticos que permitan monitorea el t destado
•Medición del flujo de energía en la redes de media y alta tensión
Realization of a Smart Grid Metrology Infrastructure in EuropeGert Rietveld1, Jean-Pierre Braun2, Paul S. Wright3, and Norbert Zisky4
1 VSL, Thijsseweg 11, 2629 JA Delft, The Netherlands2 Federal Office of Metrology (METAS), Bern, Switzerland3 National Physical Laboratory (NPL), Teddington, UK4 Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Berlin, Germany
A Current-Comparator-Based System for On-Site Calibrations of High Voltage PMU SystemsEddy So1, Rejean Arseneau1, Yi-hua Tang2, Gerard Stenbakken2, and Tom Nelson2
1Institute for National Measurement Standards , National Research Council of Canada2Quantum Measurement Division, National Institute of Standards and Technology, USA
Monitoreo y Control - Medidores
Monitoreo y Control – TI -TV
Monitoreo y Control – Power Quality
•Generadores eólicos y fotovoltaico afectan la PQ con eventos como variaciones de tensión y armónicos
•La generación distribuida y la micro-redes no permiten el “filtrado” de los problemas de PQ que se producen en redes tradicionales.
Esto produce un incremento de la necesidad de mediciones de PQ in situ•Esto produce un incremento de la necesidad de mediciones de PQ in-situ
Frequency [Hz]
Monitoreo y Control – Modelización
Integración de Energías renovables en BT y MT necesidad de conocer niveles de tensión y flujo de potencia en nodos de la red de distribución
Es impracticable medir en todos los nodos estimar las tensiones y flujos de potencia usando un número limitado de mediciones reales combinadas
Encontrar métodos para determinar la incertidumbre de esas estimaciones y su relación con la cantidad y ubicación de las mediciones reales
: Sensor Technologies for a Smart Transmission System – 2009 EPRI WHITE PAPER.: Sensor Technologies for a Smart Transmission System – 2009 EPRI WHITE PAPER.
Monitoreo y Control – Sensores
Modern OHL thermal overload protection system based on an ampacity system and automatic actions in generation and loadF. Gonzalez1, J. Nizovoy1, CIGRE 20101Transener SA
Seguridad Informática
L i ió TIC l d lé i i
Es necesario proteger la red de:
La incorporación te TICs a la red eléctricas trae riesgos
•Ataques deliberados
•Errores involuntarios
•Robo de información
•Desastres naturales
•Fallas de los equipos
Seguridad Informática
Obj ti l iObjetivos para el usuario:
•Confidencialidad – Acceso no autorizado a la información
•Integridad – Modificación o destrucción no autorizada de la información
•Disponibilidad – la falta de acceso a la información necesaria
E i did t D ll d it t i t t t d t ió
I+D
•Equipos – medidores y otros. Desarrollo de arquitecturas resistentes a ataques, detección de intrusos en sistemas embebidos
•Criptografía - manejo de millones de claves de usuarios y sensores- Firma electrónicap g j y
•Sistemas - desarrollo de arquitecturas de protección avanzada que pueda evolucionar y detectar fallas
• Temas de redes – asegurar que componentes disponibles comercialmente, redes públicas como Internet, pueden implementarse sin disminuir la seguridad o confiabilidad.
Normalización – Ámbito Internacional
NIST “responsabilidad primaria de coordinar el desarrollo
de protocolos y normas para la gestión de la información para lograr la interoperabilidad
de los dispositivos y sistemas en la REI”
NIST 1108R2 “NIST Framework and Roadmap for Smart Grid Interoperability Standards,” Febrero 2012
NISTIR 7629 “Guidlines for Smart Grid Cyber Security” Junio 2011NISTIR 7629 Guidlines for Smart Grid Cyber Security , Junio 2011
NISTIR 7823 “Advanced Metering Infrastructure – Smart Meter Upgradeability Test Framenwork” Julio 2012
Normalización – Ámbito Internacional
IEC SG3 (Smart Grids Strategic Group)“desarrollar un marco para el trabajo de IEC
en el desarrollo de protocolos y normasen el desarrollo de protocolos y normas para la gestión de la información para lograr la interoperabilidad
de los dispositivos y sistemas en la REI”
“IEC Smart Grid Standarization Roadmap”
IEC 61970 “Common Information Model (CIM) / Energy ManagmentIEC 61850 “Substation Automation”IEC 62351 “Security”IEC 62056 “Data exchange for meter reading, tariff and load control”IEC 61058 “Functional safety of electrical/electronic/programmale electronic safaty-related systems”
En enero de 2010 el IEC SG3 y el NIST establecen un nexo para el trabajo en conjunto
Normalización – Ámbito Nacional
R d i i l i l d l R d lé iRecomendaciones a nivel nacional acerca de la Red Eléctrica Inteligente
Documento N°1: Concepto de Red Eléctrica Inteligente, beneficios d fí i l ióy desafíos para su implementación
Documento N°2: Aplicación a nivel Nacional, Latinoamericano y Mundial.Documento N°3: Recomendaciones de implementación.
Organismo Nacional de Normalización
IRAM 62053-22 Equipos de medición de la electricidad (c.a.). Requisitos particulares. Parte 22: Medidores estáticos de energía activa (clases 0,2 S y 0,5 S).
IRAM 62053-23 Equipos de medición de la electricidad (c.a.). Requisitos particulares. Parte 23: Medidores estáticos de energía reactiva (clases 2 y 3).
IRAM 62742 Registradores e interfaz de comunicación (RIC) para ser conectados a medidores de energía eléctrica. Requisitos generales, ensayos y condiciones de ensayo
Normalización vs. Regulación
Puntos a tener en cuenta:
•Incorporación de los sistemas existentesIncorporación de los sistemas existentes•Evitar normalizar aplicaciones y modelos de negocios•Regular lo estrictamente necesario
NLR (Non LegallyRelevant)
Las funciones avanzadas tal como estructuras tarifarias complejas ydrivers de comunicación no requieren aprobaciones regulatorias.La administración de Aplicaciones Inteligentes como por ejemplo controlLa administración de Aplicaciones Inteligentes como por ejemplo controlde demanda y funciones de pago inteligente pueden ser actualizadas yadministradas bajo requerimiento del cliente final.
LR (Legally Relevant,t li bl )
Las funciones metrológicas avanzadas como por ejemplo el perfil det li bl d b b d tifi d lactualizable) carga son actualizables pero deben ser aprobadas y certificadas por las
autoridades de Metrología Legal
LR (Legally Relevant,no modificable)
Las funciones de metrología básica, operación primaria del medidor y elpropio motor de descarga del firmware, que proveen los servicios de) p p g q pmedición a las capas de aplicación superiores, no son actualizables.
Conclusiones
La deseable incorporación de generación energía distribuida de fuentes renovables y el aumento del consumo motivan un cambio del paradigma de operación de la tradicional red eléctrica soportado por la incorporación masiva de informática com nicacioneseléctrica, soportado por la incorporación masiva de informática y comunicaciones.
Estos cambios demandan más mediciones, más seguridad y más normalización.
Hay antecedentes importantes y camino recorrido en el mundo.y p y
Nuestro país tiene instituciones preparadas para el desafío.
