Tecnologías clave de la red inteligente

Establecer un sistema de comunicación integral de alta velocidad, bidireccional y en tiempo real es la base para realizar una red inteligente. Sin un sistema de comunicación, no se puede realizar ninguna función de red inteligente, porque la recopilación de datos, La protección y el control de la red inteligente requieren el soporte del sistema de comunicación, por lo que establecer un sistema de comunicación es el primer paso para realizar una red inteligente. Al mismo tiempo, el sistema de comunicación debe ser tan profundo como la red eléctrica y penetrar en miles de hogares, formando dos redes estrechamente conectadas: la red eléctrica y la red de comunicación. Sólo así se podrán alcanzar los objetivos y las principales características de lo inteligente. lograr la cuadrícula. El siguiente diagrama muestra la relación entre la red eléctrica y la red de comunicaciones. Los sistemas de comunicación integrados, bidireccionales y en tiempo real de alta velocidad hacen de las redes inteligentes una infraestructura dinámica a gran escala para la interacción del intercambio de energía e información en tiempo real. Cuando exista un sistema de comunicaciones de este tipo, agregará valor a la red al mejorar la confiabilidad del suministro y la utilización de activos, prosperar los mercados de electricidad y proteger contra ataques.

Con el establecimiento de un sistema de comunicación bidireccional de alta velocidad, la red inteligente ha implementado continuamente el autocontrol y la corrección mediante la aplicación de tecnología de la información avanzada, realizando su función más importante: la función de autorreparación. . También puede monitorear diversas interferencias, compensarlas y redistribuir la corriente para evitar la expansión accidental. El sistema de comunicación bidireccional de alta velocidad permite que varios dispositivos electrónicos inteligentes (IED), medidores inteligentes, centros de control, controladores electrónicos de potencia, sistemas de protección y usuarios se comuniquen en red, mejorando así la capacidad de controlar la red eléctrica y mejorando niveles de servicio. En este campo técnico, debemos prestar atención principalmente a dos aspectos de la tecnología. Uno es una arquitectura de comunicación abierta para formar un entorno "plug and play" y realizar una comunicación en red entre los componentes de la red eléctrica; el otro es unificar estándares técnicos para lograrlo; todo Comunicación perfecta entre sensores, dispositivos electrónicos inteligentes (IED) y sistemas de aplicaciones. El segundo es unificar los estándares técnicos y lograr una comunicación fluida entre todos los sensores, dispositivos electrónicos inteligentes (IED) y sistemas de aplicaciones, es decir, todos estos dispositivos y sistemas pueden comprender completamente la información y realizar interoperabilidad entre dispositivos y entre dispositivos y sistemas. entre sistemas. Esto requiere que las compañías eléctricas, los fabricantes de equipos y las organizaciones que establecen estándares trabajen juntos para lograr la interoperabilidad de los sistemas de comunicación. La tecnología de medición de parámetros es una parte importante de la red inteligente. La tecnología avanzada de medición de parámetros adquiere datos y los convierte en información de datos para su uso en todos los aspectos de la red inteligente. Pueden evaluar el estado de los equipos de la red y la integridad de la red, realizar lecturas de medidores, eliminar estimaciones de facturas de electricidad, prevenir el robo de electricidad, aliviar la congestión de la red y comunicarse con los clientes.

La red inteligente del futuro eliminará todos los contadores electromagnéticos y sus sistemas de lectura y los sustituirá por contadores inteligentes de estado sólido que permitan la comunicación bidireccional entre las compañías eléctricas y los clientes. Los medidores inteligentes basados ​​en microprocesadores tendrán más funciones, además de medir el consumo de electricidad y los cargos de electricidad en diferentes momentos del día, también podrán almacenar señales de precios máximos de electricidad y tarifas emitidas por las compañías eléctricas y notificar a los usuarios qué políticas de tarifas implementar. Las características más avanzadas incluyen la capacidad de que los usuarios compilen sus propios horarios basados ​​en políticas de tarifas y controlen automáticamente las estrategias de uso de energía internas del usuario.

Para las compañías eléctricas, la tecnología de medición paramétrica proporciona a los operadores y planificadores de sistemas de energía más soporte de datos, incluido el factor de potencia, la calidad de la energía, las relaciones de fase (WAMS), el estado y la capacidad del equipo, los medidores eléctricos y datos como daños, ubicación de fallas, carga de transformadores y líneas, temperaturas de componentes críticos, confirmaciones de cortes, consumo de energía y pronósticos. Los nuevos sistemas de software recopilarán, almacenarán, analizarán y procesarán estos datos para su uso en otras operaciones de servicios públicos.

La protección digital del futuro incorporará agentes informáticos, lo que aumentará considerablemente la confiabilidad. Un agente informático es un módulo de software autónomo, interactivo y adaptativo. Los sistemas de vigilancia de área amplia, las soluciones de protección y control integrarán protección digital, tecnología de comunicaciones avanzada y agentes informáticos. En este sistema de protección distribuido integrado, los elementos de protección podrán comunicarse entre sí de forma adaptativa. Esta flexibilidad y adaptabilidad mejorarán en gran medida la confiabilidad, porque incluso si una parte del sistema falla, otros elementos de protección con agentes informáticos aún pueden hacerlo. protegido. Las redes inteligentes requieren un uso extensivo de tecnologías de equipos avanzados para mejorar en gran medida el rendimiento de los sistemas de transmisión y distribución. Los futuros equipos de redes inteligentes aprovecharán al máximo los últimos resultados de investigación en materiales, superconductividad, almacenamiento de energía, electrónica de potencia y tecnología microelectrónica para mejorar la densidad de potencia, la confiabilidad del suministro de energía y la calidad de la energía, y mejorar la eficiencia de la producción de energía.

Las futuras redes inteligentes adoptarán tecnologías avanzadas en tres áreas principales: tecnología de electrónica de potencia, tecnología superconductora y tecnología de almacenamiento de energía de gran capacidad.

Al adoptar nuevas tecnologías y encontrar el mejor equilibrio entre las características de la red y la carga, se mejorará la calidad de la energía. Mediante la aplicación y transformación de diversos equipos avanzados, como equipos basados ​​en tecnología electrónica de potencia y nueva tecnología de conductores, se mejorará la capacidad de transmisión y la confiabilidad de la red eléctrica. Se introducirán muchos nuevos dispositivos de almacenamiento de energía y fuentes de energía en el sistema de distribución, y también se utilizarán nuevas estructuras de red (como microrredes).

Los dispositivos económicos FACTS utilizarán dispositivos semiconductores de potencia de bajo costo que son más controlables que los dispositivos semiconductores existentes, lo que permitirá una implementación generalizada de estos dispositivos avanzados. La generación de energía distribuida se utilizará ampliamente, con múltiples unidades conectadas a través de sistemas de comunicación para formar una planta de energía virtual gestionable. La tecnología superconductora se utilizará en limitadores de corriente de cortocircuito, almacenamiento de energía, equipos giratorios de bajas pérdidas y cables de bajas pérdidas. Las tecnologías avanzadas de medición y comunicaciones permitirán aplicaciones de respuesta a la demanda. Las tecnologías de control avanzadas son dispositivos y algoritmos en redes inteligentes que analizan, diagnostican y predicen condiciones e identifican y toman acciones apropiadas para eliminar, mitigar y prevenir interrupciones en el suministro y perturbaciones en la calidad de la energía. Estas tecnologías proporcionarán métodos de control para la transmisión, la distribución y el cliente, y podrán gestionar la energía activa y reactiva en toda la red. Hasta cierto punto, la tecnología de control avanzada está estrechamente relacionada y sirve a las otras cuatro áreas tecnológicas clave, como la tecnología de control avanzada que monitorea componentes básicos (tecnología de medición de parámetros) y proporciona respuestas oportunas y apropiadas (tecnología de comunicación integrada; tecnología de equipos avanzados) y Diagnóstico rápido de cualquier incidencia (Advanced Decision Technology). Además, la tecnología de control avanzada respalda la tecnología de cotización de mercado para mejorar la gestión de activos.

En el futuro, las funciones de análisis y diagnóstico de la tecnología de control avanzada se introducirán en sistemas expertos preprogramados para tomar acciones de control automático dentro del alcance permitido por el sistema experto. Las operaciones realizadas de esta manera estarán en el segundo nivel, y esta característica de red autorreparable mejorará en gran medida la confiabilidad de la red. Por supuesto, la tecnología de control avanzada requiere sistemas de comunicación integrados de alta velocidad y los estándares de comunicación correspondientes para manejar grandes cantidades de datos. La tecnología de control avanzada respaldará el software de agentes inteligentes distribuidos, las herramientas analíticas y otras aplicaciones.

(1) Recopilar datos y monitorear los componentes de la red

La tecnología de control avanzada utilizará sensores inteligentes, dispositivos electrónicos inteligentes y otras herramientas de análisis para medir los parámetros del sistema y del usuario y el estado de los componentes de la red. Para evaluar el estado de todo el sistema, estos datos son datos casi en tiempo real que son muy importantes para comprender el estado operativo general de la red eléctrica y utilizar unidades de medición vectorial y sistemas de posicionamiento global por satélite (GPS).

(2) Datos de análisis

Los datos casi en tiempo real y las potentes capacidades de procesamiento informático proporcionan las condiciones para la rápida expansión y el avance de las herramientas de análisis de software. La estimación del estado y el análisis de emergencia se llevarán a cabo en segundos en lugar de minutos, lo que brindará a la tecnología de control avanzada y a los operadores del sistema tiempo suficiente para responder a los problemas de emergencia. Los sistemas expertos transformarán los datos en información para tomar decisiones rápidamente. También se realizarán periódicamente datos casi en tiempo real, junto con técnicas mejoradas de pronóstico del tiempo, para predecir con precisión las cargas. Análisis de riesgo probabilístico para determinar qué sucederá con la red durante los períodos de mantenimiento del equipo, períodos de alto estrés del sistema y períodos de Condición de inactividad.

(2) El modelado y la simulación de la red permiten a los operadores identificar con precisión posibles situaciones en la red.

(3) Diagnóstico y resolución de problemas

Los datos casi en tiempo real procesados ​​por computadoras de alta velocidad permiten que el diagnóstico experto identifique soluciones a los problemas existentes, desarrolle problemas y problemas potenciales y los presente. El operador del sistema emite su juicio.

(4) Realizar operaciones de control automático

La red inteligente puede realizar operaciones de control automático para detectar problemas y responder a ellos mediante la combinación de un sistema de comunicación en tiempo real y tecnología de análisis avanzada, que También puede reducir la expansión de los problemas existentes, evitar que ocurran emergencias y modificar la configuración, el estado y el flujo de corriente del sistema para evitar que ocurran los problemas previstos.

(5) Proporcionar información y opciones al operador

La tecnología de control avanzada no solo puede enviar señales de acción al equipo de control, sino también proporcionar información al operador. La gran cantidad de datos recopilados por el sistema de control no sólo es útil para sí mismo, sino que también tiene un gran valor de aplicación para el operador del sistema. Estos datos pueden ayudar al operador a tomar decisiones. El proyecto de CA de voltaje ultraalto de un millón de voltios a lo largo del río Amarillo ha comenzado a realizar un cableado intensivo.

La tecnología de soporte de decisiones convierte datos complejos del sistema de energía en información comprensible para los operadores del sistema de un vistazo, por lo que se utilizan tecnología de animación, tecnología de coloración dinámica, tecnología de realidad virtual y otras tecnologías de presentación de datos para ayudar a los operadores del sistema a identificar y analizar. y abordar cuestiones urgentes.

En muchos casos, el tiempo que tardan los operadores del sistema en tomar decisiones se reducirá de horas a minutos o incluso segundos, por lo que las redes inteligentes requieren un conjunto amplio, fluido y en tiempo real de aplicaciones, herramientas y capacitación. para permitir a los operadores y administradores de la red tomar decisiones rápidamente.

(1) La tecnología de soporte de decisiones visuales corta grandes cantidades de datos en datos formateados que son más importantes para los operadores de red, clasificados por período de tiempo y tecnología, y utiliza tecnología de visualización para convertir estos datos en un formato visual. mostrado para que los operadores puedan captarlo rápidamente para realizar análisis y tomar decisiones.

(2) Soporte de decisiones: la tecnología de soporte de decisiones puede identificar problemas existentes, en evolución y previstos, proporcionar análisis de soporte de decisiones y proporcionar a los operadores del sistema diversas soluciones y opciones necesarias y la probabilidad de éxito y fracaso de cada una. opción.

(3) Capacitación de los despachadores: la utilización de herramientas tecnológicas de soporte de decisiones y simuladores dinámicos con software certificado por la industria mejorará en gran medida las habilidades y la competencia de los despachadores de sistemas.

(4) Toma de decisiones del usuario: los sistemas de respuesta a la demanda (DR) brindan información a los usuarios de una manera muy fácil de entender, permitiéndoles decidir cómo y cuándo comprar, almacenar o producir. electricidad.

(5) Mejorar la eficiencia operativa: cuando la tecnología de soporte de decisiones se integra con los procesos de gestión de activos existentes, los administradores y usuarios pueden mejorar la eficiencia y eficacia de las operaciones, el mantenimiento y la planificación de la red.