Sistemas SCADA en Distribución

SISTEMAS SCADA EN DISTRIBUCIÓN Felipe Andrés Gómez Sáez Felipe Jorge Neira Malatesta D epar epartam tamento ento de I n geni ería El Elé ctr i ca Un ivers iversidad idad de de la F r ontera Temuco, Te muco, Chi le

CONTENIDO Objetivos  Que se entiende por sistema SCADA  Componentes de un sistema SCADA  Beneficios de un SCADA en distribución SCADA  Necesidad de un sistema SCADA  Criterios para elegir un software SCADA para redes de transmisión y distribución.  Equipos telecomandados en redes de distribución  Protocolos de comunicación en sistemas SCADA de distribución  Aplicaciones actuales de los sistemas SCADA en distribución  Integración SCADA/DMS 

OBJETIVOS

Comprender lo que es un sistema SCADA, teniendo en cuanta su función, protocolos de comunicación y sus componentes.  Conocer los beneficios que trae consigo un sistema SCADA en distribución 

QUE SE ENTIENDE POR SISTEMA SCADA

Supervisory Control And Data Adquisition Conjunto de redes, equipos y programas que monitorean en tiempo real procesos industriales y tareas complejas

Reciben y envían información con la finalidad de:

Optimizar

Vigilar

Modificar aspectos del funcionamiento del sistema

Información disponible para:

Operadores

Gerentes

Supervisores

Visitantes

COMPONENTES DE UN SISTEMA SCADA

HMI: Es el software encargado de interactuar con el operador del sistema de forma más visual y sencilla MTU : Es la unidad central en una arquitectura maestro/esclavo. La MTU presenta los datos al operador a través del software HMI

Medios de comunicación: Proveen el canal de comunicación entre la MTU y los dispositivos remotos

RTU (Unidad Terminal Remota): corresponde al esclavo en una arquitectura maestro/esclavo. Envía señales de control a los actuadores y recibe señales de los sensores. Ejemplo PLC

BENEFICIOS DE UN SCADA EN DISTRIBUCIÓN Aumenta la fiabilidad mediante la automatización

Mejoran la calidad de servicio de energía eléctrica, puesto que reduce los tiempos de respuesta

Elimina la necesidad de recolección manual de datos

Beneficios

Los históricos ofrecen la posibilidad de manipular los datos para mejorar la eficiencia

Alarmas y supervisión de todo el sistema permite detectar y abordar problemas rápidamente

NECESIDAD DE UN SISTEMA SCADA Alto número de componentes que deben ser monitoreados censados

El proceso esta geográficamente distribuido Información en tiempo real La necesidad de optimizar y facilitar las operaciones del sistema

CRITERIOS PARA ELEGIR UN SOFTWARE SCADA PARA REDES DE TRANSMISIÓN Y DISTRIBUCIÓN Facilidad de integración. Funciones especificas para Dx y Tx (estimación y manejo de flujos) Base de datos de los principales fabricantes de equipos eléctricos.

Interfaz gráfica sin límites de tags ni de pantallas.

Redundancia múltiple.

Herramientas de gestión incluidas en la misma aplicación.

Aplicaciones y protocolos incluidos en forma nativa.

EQUIPOS TELECOMANDADOS EN REDES DE DISTRIBUCIÓN Equipos reconectadores

Equipos seccionadores Equipos interruptores Equipos desconectadores Equipos interruptores-seccionadores Equipos reguladores de tensión

PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN EN SISTEMAS SCADA DE DISTRIBUCIÓN Modbus

Protocolos de comunicación

IEC 60870-5101

DNP3



IEC 60870-5101

DNP3

PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN EN SISTEMAS SCADA DE DISTRIBUCIÓN Modbus • • • • •

Basado en el modelo maestro/esclavo Fue diseñado en 1979 por la empresa Modicon Implementación es fácil Uso es público y libre Es altamente resistente a errores producto del ruido

Maestro

Esclavo


Basado en el modelo maestro/esclavo Fue diseñado en 1979 por la empresa Modicon Implementación es fácil Uso es público Es altamente resistente a errores producto del ruido

Maestro

1

Esclavo



Maestro

Esclavo



Maestro

2

Esclavo



Maestro

Esclavo



Maestro

3

Esclavo



1 2 3

Señales se procesan de forma independiente



IEC 60870-5101

DNP3



IEC 60870-5101

DNP3

PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN EN SISTEMAS SCADA DE DISTRIBUCIÓN DNP3 • •

•

Desarrollado por GE-Harris Canadá, en 1993 Fue creado para poder realizar la comunicación de componentes SCADA de distintos fabricantes Creado exclusivamente para sobrevivir en el sector eléctrico 3 1

2


•


Distorsiones por inducción electromagnéti ca

2


•



2 Antigüedad de los


•



2 Antigüedad de los

Transmisión de datos poco potente



IEC 60870-5101

DNP3



IEC 60870-5101

DNP3

PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN EN SISTEMAS SCADA DE DISTRIBUCIÓN IEC 60870-5-101 •

•

Es la quinta parte de una serie de estándares que definen sistemas utilizados en telecontrol de sistemas eléctricos Comunicación tipo serie, es decir el maestro dirige la comunicación junto al esclavo

Modo de transmisión del mensaje •

•

Transmisión no balanceada: Funciona de tal manera en que una estación primaria inicia todas las transmisiones de mensajes Transmisión balanceada: funciona bajo la lógica de que cualquier estación es primaria y secundaria a la vez y puede iniciar una transmisión de mensajes

APLICACIONES ACTUALES DE LOS SISTEMAS SCADA EN DISTRIBUCIÓN Regulación de voltaje por medio del control de potencia reactiva

Se determina la potencia reactiva

Se calcula el factor de potencia

Si el FP está fuera de los limites

Se desconectará el banco de condensadores Conectará el banco de condensadores

APLICACIONES ACTUALES DE LOS SISTEMAS SCADA EN DISTRIBUCIÓN Medición de lectura del medidor

Envía los datos hacia el centro de control Debe ser revisada, para determinar su veracidad Evita el gasto incurrido en el personal

APLICACIONES ACTUALES DE LOS SISTEMAS SCADA EN DISTRIBUCIÓN

I NTEGRACIÓN SCADA/DMS Fin de la integración

ventajas de llevar a cabo la integración SCADA/DMS

Gestión “todas” las

operaciones de un red de distribución en función de los datos obtenidos a través del SCADA

Operaciones mejoradas gracias a la estrecha integración de las aplicaciones de DMS con el SCADA de distribución.

Mayor eficiencia del operador con un solo sistema al eliminar a varios sistemas con datos potencialmente distintos

I NTEGRACIÓN SCADA/DMS Funcionalidad y ventajas de aplicaciones avanzadas

Análisis de flujos desequilibrados: Determinación de intensidades de las líneas y las tensiones de los nodos •

Ventajas • Se da a conocer mejor el sistema • Se utiliza más los activos • Se mejora la planificación de contingencias

Asignación de cargas y estimación de estados: mediciones a distancia para calcular flujos de potencia estimados, tensiones e infracciones de límites basados en condiciones en tiempo real. •

Ventajas • Mejores flujos de carga y cálculos de estimaciones de estado • Mejor notificación de equipos con sobrecarga e infracciones en relación con la tensión


Localización de fallos: Identificación de posibles localizaciones de fallas en el sistema. •

Ventajas • Mayor eficiencia de los equipos en la gestión de los cortes de suministro • Menores índice de duración de las interrupciones de suministro a clientes e índice media de las interrupciones del sistema

Conmutación y restablecimiento a distancia: Reconfiguración automática del alimentador teniendo en cuenta las condiciones operativas de la red. •

Ventajas • Menores CAIDI y SAIDI • Menores índice de duración de las interrupciones de suministro a clientes e índice media de las interrupciones del sistema


Control volt/var de distribución: Supervisión y control de los condensadores de línea, los reguladores de tensión y los cambiadores de tomas en carga (LTC) para reducir las cargas peaks y las pérdidas del sistema. •

Ventajas • Menor demanda de os clientes en los peaks del sistema • Menores pérdidas del sistema • Mejores perfiles de tensión

Descarga de líneas: Cómputo y análisis de las opciones de transferencia de cargas, incluidas las reducción de sobrecarga •

Ventajas • Menores fallos en modo térmico • Vida de los equipos más larga debido a la reducción de sobrecarga • Mayor utilización de los activos

CONCLUSIÓN Los SCADA son una parte fundamental para llevar a cabo una operación del sistema de distribución de forma eficiente y segura.  Por otro lado se infiere que los sistemas SCADA cada día tomaran un papel más protagónico en los sistemas de distribución, 

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Justificado por el dinamismo que tomarán estas redes en el futuro, Creciente penetración de generación distribuida a la que serán sometidas 

Se necesitaran sistemas SCADA desarrollados a su más alto nivel

Sistemas SCADA en Distribución

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