El documento analiza el papel de Big Data en la modernización de redes eléctricas inteligentes, destacando su importancia en la gestión y análisis del comportamiento de la demanda y la optimización de recursos. Se discute la interconexión de sistemas eléctricos con el Internet de las Cosas (IoT) y cómo esta integración requiere tecnologías avanzadas para el manejo eficiente de datos. A través de la incorporación de dispositivos electrónicos inteligentes, se busca mejorar la confiabilidad, robustez y seguridad del sistema eléctrico, enfrentando el desafío de gestionar el voluminoso flujo de datos generado.

1. INTELIGENCIA ARTIFICIAL Y APLICACIONES EN EL SISTEMA ELÉCTRICO
ATENCIÓN: ING. SANTIAGO TORRES,PHD
DOCENTE INVESTIGADOR
ELABORADO POR: EDUARDO CAMPOVERDE
LUIS VILLACRES
WILDER ALVEAR
31 DE JULIO DE 2020
CUENCA – ECUADOR
EL ROL DE BIG DATA EN LAS COMUNICACIONES DE REDES INTELIGENTES

2. Contenido
1
• Introducción
2
• Modernización de la red
3
• Interconexión de la red con Internet de las Cosas
4
• Patrones de tráfico de datos en entorno Smart Grid
5
• Flujo masivo de información en escenario Smart
6
• Generación de datos en Sistema de Distribución Smart
7
• Conclusiones
8
• Referencias

3. 1. Introducción
Herramienta que permitirá al operador y a
las Empresas Eléctricas entender,
cuantificar, analizar el comportamiento de la
demanda, pronóstico de tiempo, cortes de
energía y fallas [1].
Big Data en Redes Inteligentes
https://www.researchgate.net/figure/Scenario-2-Distributed-Data-Analytics-for-
Smart-Grids_fig11_295893564
Big Data surge como una técnica adecuada para administrar y aprovechar eficientemente un
gran volumen de datos [1].

4. 2. Modernización de la red
Red Inteligente
Integra las tecnologías de la información y la
comunicación (TICs) con el sistema eléctrico [1].
Incrementar en el sistema eléctrico: confiabilidad,
robustez, seguridad, reducción de pérdidas y fallas
[1], [2].
Modernización
https://www.electricalindia.in/modernisation-of-grid-smart-grid-technology/

5. Incorporación de tecnologías en el Sistema de Potencia
Dispositivos electrónicos inteligentes (IEDs)
• Unidad de medida de fasor (PMU)
• Recursos energéticos distribuidos
• Infraestructura de medición avanzada (AMI)
• Sensores
• Actuadores
• Breakers
• Bancos de capacitores [1], [3].
• Utilidades
Comunicación bidireccional
Entre Empresas Eléctricas y usuarios
(industrial/comercial/residencial) [1], [3].
Big Data
Ayudará a las Empresas Eléctricas y operadores
a administrar con precisión su gran volumen
de datos generados por IEDs [1], [3].s
https://www.ecointeligencia.com/2014/03/smart-grid-tecnologias/

6. 3. Interconexión de la red con el Internet de las Cosas
Red de comunicación inteligente
Se encargará de la recopilación de datos, enrutamiento,
monitoreo, y gestión de todos los dispositivos activos en la red [1],
[3].
Internet de las Cosas (IoT)
• Esencial en el desarrollo de redes inteligentes.
• Su aplicación en sistemas eléctricos permitirá brindar
flexibilidad y escalabilidad entre los elementos de la red [1], [3].
https://www.alamy.es/la-tecnologia-de-internet-de-las-cosas-
con-objetos-conectados-mano-tocando-el-boton-con-texto-iot-
en-ar-augmented-reality-interfaz-con-iconos-
image155667024.html

7. 3.1 Requerimientos de una red de comunicación avanzada
Latencia
• Tiempo que tarda un paquete de datos en
viajar desde un punto de la red a otro.
Ancho de
banda
• Influye en la elección de tecnología para
redes de comunicación inteligente
(comunicación por cable o inalámbrica).
Flexibilidad
• Capacidad de múltiples sistemas para
trabajar juntos y ser compatibles entre sí.
Rendimiento
de datos
• Capacidad de transferir información a la
velocidad máxima de datos.
Seguridad
cibernética
• Estándares de protocolo que fluyen a través
de la red para brindar autenticación,
autorización y privacidad.
Sensar
Red de comunicación
avanzada
Red
física
Ciber
sistema
Actuar
Red inteligente como un sistema ciber-físico [1].
[1]

8. 3.2 Integración de IoT en tecnología de Big Data
Nube
Medidor
inteligente
PMUs
Generación
renovable
IEDs
Big Data
Análisis de datos
Generación
renovable
[1]
La gran cantidad de datos generados por dispositivos IoT puede ser tratada mediante tecnologías de Big Data [1].
Infraestructura de comunicación: Tecnologías móviles son
ideales para ser aplicadas en escenarios de redes
inteligentes. Ofrecen: robustez, flexibilidad, escalabilidad y
nuevos estándares para comunicación tipo – máquina [1].

9. 4. Patrones de tráfico de datos en un entorno de red inteligente
Mejoras en la red de distribución
• Dispositivos IED para control y protección.
• WAMS para recolección de información de áreas
extensas.
• DR: Varias fuentes de energía distribuida se conectarán e
implicará más variables a controlar y monitorear.
• AMI: Medidores inteligentes para facturación, control de
carga, DR, detección de isla, entre otras [1].
https://gcn.com/articles/2016/10/05/city-big-data.aspx?m=1
Aplicación Latencia Tamaño de mensaje (Bytes)
Protección 1-10 ms Pocos
Control 100 ms Pocos
Monitoreo 1 s Pocos-medio
Medición Min-Horas Medio
Tabla. Requerimientos de aplicaciones inteligentes [1]

10. 4.1 Unidad de medición de fasor (PMU)
j
Mediciones por ciclo
(10, 20, 30, 60)
Fasores de voltaje y
corriente con GPS
Unidad de Datos de
Fasor (PDU)
Ancho de banda para soportar datos de comunicación PMU:
𝐵𝑊 = 𝑁𝑓𝑟𝑎𝑚𝑒 × 𝑓𝑠× 𝑁𝑃𝑀𝑈
𝐵𝑊: Ancho de banda mínimo.
𝑁𝑓𝑟𝑎𝑚𝑒: Tamaño de trama en Bytes.
𝑓𝑠: Frecuencia de muestreo.
𝑁𝑃𝑀𝑈: Número de PMUs conectadas [1].
Envío
[1]
https://help.vizimax.com/en/XMU/3002_PMU.html

11. 4.2 Infraestructura de medición avanzada (AMI)
Infraestructura de medidores AMI
Determinar el número de medidores
en la infraestructura de distribución
Consideraciones en el diseño de la red
de comunicación:
• Pérdidas de propagación.
• Ganancia de la antena del
transmisor y receptor.
• Aspectos geográficos.
Cálculo del número de medidores inteligentes:
𝑁𝑆𝑀 = 𝜌𝜋𝑑2
𝑁𝑆𝑀: Número de medidores inteligentes.
𝜌: Densidad de medidor inteligente (#/m2).
𝑑2
: Área en el escenario geográfico [1].
[1]
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1874548217300495

12. 5. Flujo masivo de información en escenario inteligente
[1]
Rol del Big Data en un escenario de red inteligente
La incorporación continua de IEDs para lograr la inteligencia de la red generará una gran cantidad de datos de
esos dispositivos conectados [1].

13. Las 5 V’s de Big Data en un escenario de red inteligente
• g
Análisis de datos masivos permite:
• Aumentar la confiabilidad
• Análisis predictivo
• Gestión de la demanda
• Monitoreo de la red en tiempo real
• Detección de interrupciones
• Gestión de activos
• Detección de robo de energía [1].
Análisis con Big Data
Se realiza mediante técnicas matemáticas,
minería de datos, inteligencia artificial y
teoría difusa [1].
[1]

14. 6. Volumen de datos generados en un Sistema de Distribución Inteligente
• j
Condiciones de operación
Normal: Aplicaciones inteligentes operan en
un horario de tráfico.
Crítica: Medición total de datos (envío
continuo de mensajes en la red) [1].
Caso de estudio: El sistema IEEE 123
modificado se simula con un gran número de
IEDs: PMUs, medidores inteligentes para
capturar datos que serán enviados al
Controlador Central de Micro-Red (MGCC),
para la toma de decisiones.
Importancia: Todo este flujo de información
debe ser tratado apropiadamente por
métodos analíticos avanzados (Big Data) [1].
[1]
Sistema de Distribución IEEE 123 modificado

15. 7. Conclusiones
• La modernización de la red implica la incorporación de una
considerable cantidad de IEDs. Los datos generados a partir de estos
dispositivos crean un escenario para la aplicación de Big Data.
• El desafío que enfrentan las Empresas Eléctricas es aprender a
manejar y tomar ventajas de este volumen considerable de datos
generados para mejorar la confiabilidad y robustez de la red.

16. [1] Zobaa, A. B., & Bihl, T. J. 2019. Big Data Analytics in Future Power Systems. CRC Press - Taylor & Francis Group.
[2]_Gidwani, L. 2019. Modernisation of Grid Smart Grid Technology. Recuperado de
https://www.electricalindia.in/modernisation-of-grid-smart-grid-technology/. Electrical India.
[3]_Estévez, R. 2014. La Smart Grid y sus tecnologías. Recuperado de https:
//www.ecointeligencia.com/2014/03/smart-grid-tecnologias/. Eco inteligencia.
8. Referencias

17. Gracias por su atención
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