diapositivas

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Unidad de Posgrado
NUEVAS TECNOLOGÍAS – SMART GRID (RED ELÉCTRICA
INTELIGENTE)
DOCENTE: Mg. Ing. Huayllasco Montalva Carlos
INTEGRANTES:
 Chalco Quiño, German
 Cortez Berrospi, Max Gerson
 Cutipa Mamani, Roy Keler
 Salas Vizcarra, Oscar
 Rojas Maita, Carlos Pedro
IE222 DISTRIBUCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA

2. CONTENIDO
• Smart Grids
Introducción
Arquitectura general de un Smart Grid
• Tecnologías Smart Grid
Contadores inteligentes
Sensores
Sistemas de almacenamiento de energía
Redes de comunicación

3. Evolución de sistemas de medición Smart Grid
Smart grid
red interconectada de microrredes con control distribuido
Tecnología AMI (Advanced Metering Infrastructure)
Infraestructura de medición automática bidireccional
Tecnología ARM (Automatic Meter Reading)
Lectura de medición automatizada unidireccional
Medidor electromecánico

4. Objetivos de la Smart Grid
Tener una red eléctrica renovada e innovadora
Abastecer energía eléctrica segura
Reducir el impacto medioambiental
Gestionar la demanda energética
Permitir la autogestión durante incidencias
Potenciar la participación activa de los consumidores
Variedad en modalidades de generación

5. Principales características de las Smart grids
Generación distribuida y flujo bidireccional
• Los usuarios pueden pasar a ser también proveedores
Un consumidor interactivo
• Tienen un mayor seguimiento sobre la cantidad de energía que se produce y entrega en sus hogares
Seguridad
• Alertar de problemas potenciales incluso antes de que estos se produjeran,
Eficiencia y fiabilidad
• Reducir el consumo a nivel global usando las nuevas tecnologías
Energías renovables
• Uso de fuentes de energía renovables (EERR), fuentes más limpias y “verdes” como la solar
(fotovoltaica o térmica), eólica y geotérmica entre otras

6. Agentes involucrados en las Smart Grids
Agentes
 Usuarios
 Compañías de redes eléctricas
y servicios energéticos
 Investigadores y
desarrolladores (I+D)
 Operadores
 Generadores
 Reguladores
 Agentes gubernamentales

7. Arquitectura general de una Smart Grid
NIVEL DE ENERGÍA
NIVEL DE
COMUNICACIONES

8. Arquitectura general de una Smart Grid
NIVEL DE COMUNICACIONES
La arquitectura de las comunicaciones es un
sistema que combina gran variedad de
tecnologías (con la utilización de la IP como
protocolo unificador de múltiples protocolos,
dominios internos y externos).
Subniveles
• HAN (Home Area Network)
• NAN (Neighbor Area Network)
• WAN (Wide Area Network)

9. Medidores inteligentes

10. MEDIDORES INTELIGENTES
10
INDICE
● Medidores Inteligentes
● Medidor Inteligente-características
● Evolución del Sistema de Medición Inteligente
● AMI-Infraestructura de Medición Avanzada
● Importancia de las Redes Eléctricas Inteligentes (REI) O
Smart Grid.
● Avances en la Implementación de redes inteligentes
● SMART METERING- VISION GENERAL
● Generación Distribuida - Medición Inteligente
Bidireccional
● Beneficios de los sistemas de medición Inteligente

11. Medidores Inteligentes.
Los medidores inteligentes son dispositivos que tienen la capacidad de
calcular el consumo de energía de una forma más detallada que los
medidores convencionales, caracterizados porque permiten la
comunicación de la información a través de una red disponible hasta
otros medidores, agregadores o centros de control. Además, permite la
supervisión por parte del usuario, y la conexión y desconexión remota,
entre otras aplicaciones.
11

12. Medidor Inteligente-características
12

13. Evolución del sistema de Medición Inteligente.
En la siguiente imagen se muestra una grafica en donde se representa la evolución de los sistemas de
medición inteligente y su injerencia en la gestión operativa.
13
AMR: La lectura de medidores
automatizada es la tecnología de
comunicación que las empresas de
servicios públicos.
AMI: La infraestructura de medición
avanzada es un sistema integrado de
medidores, redes de comunicación y
sistemas de gestión de datos que
permite la comunicación bidireccional
entre las terminales de los medidores
y los servicios públicos.

14. AMI – Infraestructura de Medición Avanzada.
En la siguiente imagen se muestra una gráfica en donde se representa la evolución de los sistemas de
medición inteligente y su injerencia en la gestión operativa.
14
Electro Sur Este. Fue la primera empresa concesionaria utilizar el sistema AMI. Actualmente como
dato tiene implementado la lectura y control de 5000 medidores, solución utilizando tecnología PLC-
LF, usando las líneas eléctricas existentes.

15. Proyecto de Sistema de Medición Avanzada
Rural.
15

16. Avances en la Implementación de redes
inteligentes
● La implantación de medidores inteligentes son la primera base de toda la arquitectura
Smart Grids.
● Mediante el D.S. N° 018-2016-EM se establece que las EDEs propondrán a OSINERGMIN
un plan gradual de reemplazo de sistemas de medición inteligente en el proceso de
fijación de tarifas, considerando un horizonte de hasta ocho (08) años de
implementación.
● En la estimación se considera lo siguiente:
- Inversión de las Empresas
- Tasa de actualización de 12%
- Los respectivos costos de operación y mantenimiento
- Periodo de recuperación de 15 años e inversiones en el periodo de fiación de 4 años
16

17. SMART METERING- VISION GENERAL
17

18. Generación Distribuida - Medición Inteligente
Bidireccional
18

19. Beneficios de los sistemas de medición Inteligente
BENEFICIOS PARA LAS EMPRESAS DISTRIBUIDORAS
19

20. Beneficios de los sistemas de medición Inteligente
BENEFICIOS PARA EL CLIENTE
20

21. Especificaciones técnicas de medidores
inteligentes
21

22. Especificaciones técnicas de medidores
inteligentes
22
Normativa Peruana
Para el despliegue y masificación de los
sistemas de medición inteligente, los
medidores deberán cumplir con toda la
normativa exigida por el INACAL

23. Sensores

24. LOS SENSORES EN UNA
SMART GRID
Se refiere a una visión
estratégica tecnológica
para la modernización de
los sistemas de suministro
de energía eléctrica.
Incluyendo el monitoreo y
optimización de
operaciones de en los
elementos interconectaos.

25. Alta fiabilidad y
energía de
calidad
Gestión
energética
Autocuración
FUNCIONABILIDAD
Debe ser capaz de
proporcionar nuevas
capacidades y su
adaptación a la red
existente

26. Medición
avanzada
Automatización y
comunicación
Almacenamiento
ARQUITECTURA
Permite la incorporación

28. ALMACENDARLAS
GRAFICARLAS
MEDIRLAS
CORRIENTE
VOLTAJE
Como
LOS SENSORES
• Son los elementos que convierten las
variables del mundo real en
variables ampliamente manejadas
Manejarlas

29. Flujo
Fuerza
Torque
Presión
Velocidad
Aceleración
Temperatura
Calor
Entropía
Flujo de calor
Voltaje
Corriente
Carga
Resistencia
Inductancia
capacitancia
Intensidad de campo
Densidad de flujo
Momento Magnético
Permeabilidad
TIPOS DE SENSORES
MECÁNICOS TÉRMICOS ELÉCTRICOS MAGNETICOS QUÍMICOS

30. DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA
Y SU COMUNICACIÓN
El sistema de
distribución sigue las
topologías cada vez
mas complejas y
sofisticadas.

31. Celular
Fibra
óptica
Radio

32. •Analógica
•Digital
Sensor
•Modulo
•Drivers
Interfaz
•RF
•Móvil
•Satelital
Medio de
Comunicación
•Monitoreo
•Almacenamiento
Digitalización
SCADA
•Activa Relés
•Restauración
Sensor
•RTU (Remote Model
Unit)
Interfaz
•RF
•Móvil
•Satelital
Medio de
Comunicación
•Señal - Orden
Digitalización
SCADA

33. Sensores de intensidad
tipo Rogowski RGW
Sensor de corriente para línea
aérea ICFH-4
Sensores de tensión para
intemperie y líneas áreas
OVERSENS
Sensor de tensión para
instalación en barras -
BARSENS
Sensores de medida MT para
servicio interior
Unidad de medida en poste
trifásica con sensores

34. 1
• Restauración rápida del suministro
eléctrico y mejora de SAIDI y
SAIFI.
2
• Monitoreo de las redes en tiempo
real.
3
• Contar con una plataforma para el
mantenimiento predictivo de las
redes eléctricas.
3 RAZONES PARA
MODERNIZAR LAS REDES

35. SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DE
ENERGÍA

36. SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA
OBJETIVO:
Uno de los pilares básicos sobre los que se sustenta la red
eléctrica está en el equilibrio permanente entre la generación y la
demanda, consumidores no siempre hacen un gasto constante de
la energía, por lo que se hace necesario hacer predicciones sobre
la demanda energética
CONCEPTO
El propósito de las Smart grids es el poder aprovechar al máximo
el uso de las fuentes renovables para maximizar la generación de
la energía, reduciendo al mismo tiempo la dependencia de los
combustibles fósiles
AVANCE: El almacenamiento de energía local para combatir los picos de
demanda energética y poder hacer frente a la intermitencia de la
generación proveniente de fuentes renovables ha propiciado que
los investigadores estén trabajando en desarrollar distintas
tecnologías sobre métodos de almacenamiento de energía.

37. TECNOLOGÍAS DE ALMACENAMIENTO
El conjunto de tecnologías de almacenamiento que se están desarrollando se
basan en una serie de principios mecánicos, térmicos, electroquímicos y
electromagnéticos que determinan, a su vez, su clasificación en diez tipologías

38. CAES (Compressed Air Energy Storage)
Consiste en almacenar energía por aire comprimido, para ello
aprovecha la energía sobrante durante las horas valle,
almacenarlo en compartimentos subterráneos donde alimentan a
una turbina generadora de electricidad durante las horas de más
demanda.
Hidráulica de bombeo
Ocurre durante los periodos de poca demanda se utiliza la
electricidad sobrante para bombear agua a un depósito situado a
una altura superior , para en periodos punta hacer correr el agua
hacia el depósito inferior alimentando una turbina para generar
la energía.
Volantes de inercia:
Se almacena la energía en forma de energía cinética de rotación,
aumentando ésta a medida que aumenta la velocidad de giro del
volante. Los volantes giratorios se conectan a un motor que
devuelve la energía para ser utilizada
MECÁNICAS

39. Supercondensadores: Almacenan la energía en forma de
campo eléctrico al estar formados por grandes láminas separadas
por material dieléctrico que, sometidos a una diferencia de
potencial, adquieren carga eléctrica.
Imanes superconductores: Esta tecnología se almacena energía
en forma de campo electromagnético, el cual se crea a partir de
la circulación de corriente continua a través de bobinas
superconductoras.
ELECTROMAGNÉTICAS

40. Almacenamiento de hidrogeno: Su funcionamiento consiste
en la electrolisis para la generación del H2 (y O2) y el posterior
almacenamiento del H2 en emplazamientos, lo que permite una
posterior generación eléctrica en turbinas o celdas de
combustible.
ELECTROQUÍMICAS

41. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS PRINCIPALES TECNOLOGÍAS DE
ALMACENAMIENTO DE ENERGÍA

42. REDES DE COMUNICACIÓN

43. Red de comunicaciones en Smart Grid
Se requiere que la red eléctrica soporte un flujo
bidireccional de potencia, de forma que los usuarios
puedan interactuar con la misma al poder entregar
energía al sistema. (Generación distribuida)
Se requiere un flujo bidireccional de información
entre los usuarios finales y los proveedores del
servicio. (Monitoreo, comunicación bidireccional e
información en tiempo real de: medidores
inteligentes, sensores, sistemas de almacenamiento
de energía)
Por esta razón la red de comunicaciones en Smart
Grid juega un papel primordial, garantizando ancho
de banda, latencia, confiabilidad, seguridad y
privacidad de la información transmitida.

44. Temas de preocupación:
- Primero sería a cómo realizar la asignación y coordinación de los recursos energéticos
dentro de la Smart Grid,
- Como plantear arquitecturas de telecomunicaciones y sus respectivas topologías que
soporten a las aplicaciones de la Smart Grid (Servidores)

45. Requerimientos de infraestructura de comunicación:
Escalabilidad: las redes de comunicación
deben estar diseñadas para permitir su fácil
ampliación y diseñadas para hacer frente a
futuros cambios.
Interoperabilidad: la red de comunicaciones
de una smart grid estará integrada por distintas
tecnologías que han de ser flexibles para
compartir datos y posibilitar el intercambio de
información.
Ubicuidad: la red de comunicación tendrá que
abarcar todas las ubicaciones que forman parte
de la smart grid para permitir la comunicación
entre dispositivos situados a distancias
considerables.

46. Requerimientos de infraestructura de comunicación:
Seguridad: la seguridad dentro de la red de
comunicaciones ha de abarcar aspectos como la
autenticidad y disponibilidad de los datos en
momentos determinados y ser capaz de
asegurar la privacidad y confidencialidad de la
información.
Fiabilidad: la red debe de realizar todas sus
tareas correctamente en todo momento.
Latencia: se tiene dispositivos en tiempo real,
por lo tanto, será necesaria una red en la que se
minimicen los retardos en la recepción de la
información para gestionarse la respuesta más
óptima lo más rápido posible.

47. Palabras clave:
SCADA: Supervisory Control And Data Acquisition / Supervisión Control y
Adaquisición de Datos
(1) AMI: Advanced Metering Infrastructure / Infraestructura de Medición Avanzada
PLC: Power Line Comunications / Comunicaciones de Líneas de Fuerza
(5) HAN / LAN: Home Area Network – Local Area Network / Red de Área del Hogar
(5) NAN: Neighborhood Area Network / Red de Área del Vecindario
(3) WAN / DMS: Wide Area Network – Distribution Management Sistem / Red de Área
Amplia
MAN: Metropolitan Area Network / Red de Área Metropolitana
(2) Sistema de Comunicaciones Avanzada: Servidores de gestión de la información.
(4) Centros de Transformación Inteligente:

48. Esquema simplificado de una red inteligente tipo :

49. Tipos de redes y tecnologías:

50. Tecnologías de comunicación inalámbrica:
Tecnología Ventaja Desventaja Nivel
Zigbee
Muy bajo costo y consumo de energía.
Auto-organización red de malla segura y confiable.
Puede soportar un gran número los usuarios.
De muy corto alcance.
No penetra en estructuras.
Velocidades de envío de datos bajas.
HAN
WiFi
Bajo costo.
Uso y experiencia generalizada.
Bajo costo de desarrollo de aplicaciones.
Estable y con estándares maduros.
No penetra en los edificios de cemento o sótanos.
Problemas de seguridad con múltiples redes que
operan en los mismos lugares.
HAN, NAN y
WAN
3G celular
Infraestructura costosa ya ampliamente desplegada.
Estable, madura y bien estandarizada.
Conjuntos de chips de muy bajo coste, y los precios de
los equipos siguen cayendo.
Conocimiento en implementación.
Gran selección de proveedores y prestadores de
servicios.
El proveedor de servicio debe alquilar la
infraestructura de una compañía, por lo que no posee
la infraestructura.
La fase de transición a LTE se encuentra en desarrollo.
No demasiado estable y segura para aplicaciones de
misión crítica.
No muy adecuado para aplicaciones de alto ancho de
banda.
NAN y WAN

51. Tecnologías de comunicación inalámbrica:
Tecnología Ventaja Desventaja Nivel
LTE
Baja latencia y alta capacidad.
Totalmente integrado con 3GPP, (grupo de
asociaciones de telecomunicaciones que asientan las
especificaciones y estándares para un sistema de
comunicación global 3G).
Movilidad total para más y mejores servicios
multimedia.
Bajo consumo de energía.
El proveedor de servicio debe alquilar la
infraestructura de una compañía.
Difícilmente disponible en muchos mercados.
Alto coste de los equipos.
Falta de experiencia en el diseño de redes.
NAN y WAN
WiMAX
Backhaul (usado para interconectar redes entre sí)
eficiente de los datos.
Soportes QoS da garantía de servicio.
Mejora la fiabilidad y la seguridad.
Red simple, escalable y con despliegue de equipos
locales del cliente (CPE).
Velocidades más rápidas que 3G celular.
Gran variedad de CPE
El acceso limitado a las licencias de espectro en
Estados Unidos.
Velocidades de carga y descarga asimétricas.
Varios usuarios comparten ancho de banda.
Compitiendo contra 4G y su desarrollo.
Estándares de celulares para alta capacidad y redes IP.
NAN y WAN

52. Estándares en Smart Grid

53. Red SCADA vs. Smart grid

54. Protocolos de red SCADA y Smart grid

55. ¿Qué es la tecnología 5G?
5G es la próxima generación de banda ancha móvil
que eventualmente reemplazará, o al menos aumentará,
su conexión 4G LTE. Con 5G, las velocidades de carga
y descarga serán exponencialmente más rápidas. La
latencia, o el tiempo que tardan los dispositivos en
comunicarse con las redes inalámbricas, también
disminuirá drásticamente.
Para obtener esa velocidad, 5G usa frecuencias más
altas que las redes actuales. La contraparte es que a
frecuencias más altas las señales no viajan tan lejos y
son fácilmente bloqueadas por los edificios. Esto
significa que se necesitarán más antenas para
conectarse con los teléfonos.
Según los principios de comunicación, cuanto más
corta es la frecuencia, mayor es el ancho de banda.

56. Características de la tecnología 5G
Las tecnologías 5G se caracterizan por 8 especificaciones:
•Una velocidad de datos de hasta 10 Gbps -> 10 a 100 veces mejor que las redes 4G y 4.5G
•La latencia de 1 milisegundo
•Banda ancha 1000 veces más rápida por unidad de área
•Hasta 100 dispositivos más conectados por unidad de área (en comparación con las redes 4G
LTE)
•Disponibilidad del 99.999%
•Cobertura del 100%
•Reducción del 90% en el consumo energético de la red
•Hasta 10 años de duración de la batería en dispositivos IoT (Internet de las cosas) de bajo
consumo.

57. 5G y ciberseguridad
• Seguridad descentralizada. Los sistemas dinámicos
basados ​​en software de 5G tienen muchos más puntos
de enrutamiento de tráfico. Para estar completamente
seguro, todos estos deben ser monitorizados.
• Más ancho de banda afectará al monitoreo de seguridad
actual. La velocidad y el volumen agregados desafiarán
a los equipos de seguridad a crear nuevos métodos para
detener las amenazas.
• Muchos dispositivos de IoT se fabrican con falta de
seguridad.
• La falta de cifrado al principio del proceso de conexión
revela información del dispositivo que se puede utilizar
para ataques dirigidos a IoT específicos del
dispositivo.

58. Ventajas y desventajas de las tecnologías 5G
• Ventajas:
 Mayor ancho de banda para todos los usuarios
 Velocidad más rápida
 Nuevas opciones tecnológicas disponibles
• Desventajas
 Menos cobertura, mayor cantidad de torres.
 La radiofrecuencia puede convertirse en un
problema. Desafortunadamente, el rango de
radiofrecuencia en la que funciona la tecnología
5G ya está lleno de otras señales que operan en el
rango de 6 GHz,

59. Redes eléctricas inteligentes y tecnología 5G
Se podrá detectar, monitorizar y ajustar remotamente la utilización de la electricidad y el
consumo de potencia. 5G será un catalizador, que permitirá a las redes brindar la velocidad
requerida y latencias ultra bajas esenciales para aplicaciones de redes eléctricas inteligentes.
Contar con un sistema de seguridad inteligente que le permita eliminar, reducir o controlar los
riesgos y amenazas a las que se pueda enfrentar es de vital importancia

60. Redes eléctricas inteligentes y tecnología 5G

61. Redes eléctricas inteligentes

62. ¡GRACIAS!