PASTORA (Preventive Analysis of Smart Grid with real Time Operation and Renewable Assets Integration)

Indicadores y procesos de mejora

El objetivo de PASTORA es seguir profundizando en la digitalización de la distribución y continuar avanzando en la mejora de la operación y la planificación del sistema de las redes de MT y BT.

Esta mejora no es marginal, existiendo aun un margen importante de reducción de pérdidas, mejoras de los desequilibrios, mejora de sobretensiones/subtensiones, etc. Dicho de otro modo, PASTORA persigue el aumento de la eficiencia energética de la red de distribución.

A todo esto se suma los bien conocidos retos que la generación distribuida, el vehículo eléctrico y los sistemas de almacenamiento distribuido, plantean en estos niveles de tensión: fundamentalmente posibles sobretensiones y/o subtensiones, saturaciones, aumento de desequilibrios, inversiones de flujo para los que no está preparado el sistema, etc.

PASTORA parte del proyecto MONICA y cuenta con su valiosa salida para continuar por la senda de la digitalización de las redes de media y baja tensión, añadiendo elementos nuevos de control e inteligencia adicional para conseguir avanzar en las mejoras antes mencionadas, además de optimizar el uso de las tecnologías limpias disponibles.

Su innovación viene de la mano no solo de los novedosos objetivos a nivel práctico que persigue (hasta ahora la mayoría de las propuestas en el área en relación a la digitalización de la operación de las redes de MT y BT, han quedado confinadas casi siempre al área de la simulación, sobre todo en la BT), sino también por los nuevos elementos de control por los que apuesta y también por las técnicas de tratamiento de la información y de la optimización de la operación de la red que se desean implementar.

Cuantificación/Estimación reducción consumo

El proyecto PASTORA tiene como antecedente y, por tanto, referencia para la estimación de reducción de consumo el proyecto MONICA. Este a su vez se ejecutó sobre la infraestructura desarrollada en el proyecto Smartcity Málaga.

En ese proyecto, se lograron los siguientes resultados teniendo en cuenta los objetivos europeos “Horizon 20-20-20”:
• 15 % de generación renovable
• 20 % reducción de emisiones CO2
• 25 % ahorro energético

Combatir las pérdidas técnicas y no técnicas, prevenir averías y aprovechar al máximo la red existente con ayuda de las herramientas desarrolladas en PASTORA es la manera más eficaz y eficiente de reducir consumos energéticos innecesarios.

Al utilizar medidas y cálculos avanzados para todos los ámbitos de la red, resulta mucho más eficiente el proceso de detección de estas casuísticas que mediante inspecciones en campo, así como una mayor velocidad, puesto que es anticipativo, en la respuesta a incidencias.

Según la CNMC, en su informe de indicadores sobre el sector eléctrico (link: https://www.cnmc.es/sites/default/files/1762300_0.pdf) actualmente las pérdidas en los ámbitos de aplicación de MONICA son, mensualmente:

• Baja Tensión: 17,3 % (en abril de 2017)
• Media Tensión: 7,4 % (en abril de 2017)

Cuantificación/Estimación reducción emisiones CO2

En líneas con lo descrito en el apartado anterior, el ahorro energético que permitirá el proyecto PASTORA gracias a la consecución de los objetivos ya descritos, repercutirá en una reducción de emisiones de CO2.

Una estimación razonable de la reducción de emisiones de CO2 se puede hacer en base a un antecedente de este proyecto, el ya citado Smartcity Málaga, que logró un 20% de reducción de emisiones.

El conocimiento exacto que se tiene gracias al Estimador de Estado y el uso de herramientas desarrolladas en MONICA permite, a su vez, una integración más fiable de generación renovable y distribuida, infraestructura de recarga de vehículos eléctricos y autoconsumo, elementos fundamentales para frenar las emisiones de CO2 y permitir un desarrollo sostenible.

Innovación aplicada y buenas prácticas

Entre los aspectos innovadores que se van a llevar a cabo en PASTORA, destacan:

• Desarrollo de cuadros de baja tensión con monitorización integrada de precisión de CL1 en tensión y corriente.

• Análisis del estado de los fusibles de las líneas de baja tensión. Gracias a los cuadros anteriormente descritos, se podrá tomar tensiones aguas arriba y aguas debajo de los fusibles, para deducir así, y también en función de la corriente que circula por el mismo, el estado en el que se encuentran, anticipándose así a posibles averías.

• Desarrollo de herramientas utilizando las técnicas de Big Data y Machine Learning, que permitan procesar adecuadamente toda la información recogida para lograr un mantenimiento preventivo, elaborar mapas de calidad de suministro, analizar estadísticamente la calidad de la señal eléctrica, etc.

Estas herramientas permitirán a su vez procesar adecuadamente las salidas del Estimador de Estado desarrollado en el proyecto MONICA, en el que se apoya el proyecto PASTORA, y lograr así una gestión adecuada de alarmas ante anomalías eléctricas en la red.

• Desarrollo y despliegue de transformadore MT-BT inteligentes capaces de cambiar las tomas de transformación en carga, en base a algoritmos inteligentes. Son los denominados OLTC (On Load Tap-Changers).

• La vinculación dinámica contador-fase, gracias al desarrollo de algoritmos avanzados “data mining” y técnicas de inteligencia artificial. Esta información es esencial para permitir detectar con precisión pérdidas no técnicas que con frecuencia dan lugar a averías y mala calidad de servicio a priori impredecibles.

• Instalación de cámaras térmicas y posterior análisis de las imágenes recogidas para implementar un sistema de alarmas de apoyo a la operación de la red y, al mismo tiempo, predecir el comportamiento a corto plazo de la red evitando así situaciones críticas de funcionamiento.

Usabilidad de Tecnologías de la Información y Comunicaciones

Algunos de los Smart devices que se desplegarán en el Proyecto PASTORA, como los cuadros de baja tensión avanzados y los transformadores inteligentes, son prototipos, aunque si bien no han sido fabricados en grandes series comerciales, contienen mejoras desarrolladas específicamente para este proyecto que pueden pasar, llegado el caso, a fase comercial dada la escalabilidad contemplada en su diseño.

Así mismo, las cámaras termográficas que están previstas para su despliegue, sí que se tratan de modelos comerciales accesibles.

Las herramientas software desarrolladas en PASTORA están pensadas para su uso inmediato por el personal responsable de la red de MT y BT, puesto que han sido desarrolladas e implantadas dentro de la propia red de comunicaciones y sistemas de la empresa distribuidora.

Su aspecto, contenido y prestaciones están siendo desarrolladas junto con el usuario final, para así garantizar su usabilidad.
Las herramientas tecnológicas utilizadas en PASTORA basadas en Big Data, Machine Learning e Inteligencia Artificial, permiten manejar gran cantidad de información, procesarla adecuadamente y mantener la seguridad de la misma.

Todo lo utilizado en PASTORA, tanto los elementos hardware como software, puede ser escalable, por tanto, al resto de la red de distribución, para convertirse de este modo en una herramienta para el mantenimiento preventivo y predictivo de la red, que permita su gestión de una forma eficiente, optimizando inversiones y reduciendo coste energético y emisiones de CO2.