Tecnologías de Futuro para Smart Grid - Página · PDF file · 2013-08-235 LAS REDES ELECTRICAS ... ATM PWE3 MEF-8 ORIENTADO A SERVICIO MODO DE ... • Terminacion ATM IMA, Optimizacion

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Marzo, 2012

Tecnologías de Futuro para Smart Grid


SUMARIO GENERAL

MÓDULO I - Fundamentos de Smart Grid

MÓDULO II - Tecnologias de Core

MÓDULO III - Tecnologias de Acceso (FAN / NAM / HAN)

MÓDULO IV - Regulacion y otros puntos importantes


3

Fundamentos de Smart Grid

Módulo I

TEMAS A SER ABORDADOS

Las Redes Eléctricas Oferta y Demanda Smart Grid Modelo Conceptual de Smart Grid Energía y Telecomunicaciones Topología de una Red de Telecomunicaciones para Smart Grid


4

LAS REDES ELECTRICASModelo Genérico Actual

Flujo de Energía UNIDIRECIONAL

Generación de energía centralizada y típicamente depende de una sola matriz.Generadoras controladas por Organismos o Agencias que utilizan metodología de carga prevista o estimada.Telecomunicaciones y automatización limitada, con un bajo desempeño.Muchos sistemas propietarios sin actualización de tecnología.La falta de un Sistema de Gestión de Datos (DMS), no permite reducir el mal uso de la energía.

Generación

Transformador Transformador deTransmision

Líneas deTransmision

(700 – 138KV)

Transformador deSub-Estacion

Consumidor Industrial(69 – 26KVac)

Consumidor Primario(13,8 – 4KVac)

Consumidor Secundario(110 – 220Vac)


5

LAS REDES ELECTRICASModelo del Futuro

Flujo de Energía e Comunicaciones BIDIRECIONAL

Gerencia de energía descentralizada, múltiple matriz y con fuentes renovables.Generadoras controladas por Organismos o Agencias que utilizan metodología de carga real en tiempo real.Telecomunicaciones y automatización en toda la cadena con una acción inmediata.Sistemas de Información con tecnologías múltiples e interoperables.Consumidores disfrutan de una tarifa basada en las horas de consumo y del crédito por micro generación.

Generación Actual CombinadaCon Fuentes Renovables

Líneas de Transmision(700 – 138KV)

Transformador deTransmision

Transformador deSub-Estacion

Consumidor Industrial(69 – 26KVac)

Consumidor Primario(13,8 – 4KVac)

Micro generadoresSolar o Eólico

Consumidor Secundario(110 – 220Vac)


6

SMART GRIDCambio de paradigma o no?

Smart Grid : Hasta un niño lo puede explicar!


7

MODELO CONCEPTUAL SMART GRIDComo Hacer la Energía Eléctrica Inteligente?

ConsumidorDistribuciónTransmision

Generación

MercadoOperaciones Proveedor de

Servicios

Interfaz de ComunicaciónInterfaz Eléctrica

Domínio

PARTICIPACIÓN DE TODOS LOS AGENTES!!!


8

Energy 1.0

Control Centralizado Control Distribuido y Acceso Universal

Infraestructura Envejecida

Nuevos Clientes

Presión por la Energía

Renovable

Factores del Mercado y

Reguladores

Participación de los

consumidores en la Gerencia de la Energía

Limpio - Renovable - Competitivo - Confiable

Energy 2.0

MODELO CONCEPTUAL SMART GRIDEvolución del Mercado de Energía


9

Hoy

Energy 1.0

GeneraciónTransmision yDistribución

Venta

Infraestructura de Comunicaciones

GeneraciónTransmision yDistribución

Venta y Consumidor

Infraestructura de Comunicaciones

A Futuro

Energy 2.0

Smart Grid completoSmart Metering es una

parte de Smart Grid

MODELO CONCEPTUAL SMART GRIDNueva cadena de valor


10

ENERGIA Y TELECOMUNICACIONESEl reto es la comunicación total

Generación, Transmision, Distribución y Consumidores

WAN, LAN, FAN y HANPLANO DE COMUNICACIONES

PLANO ELECTRICO

OPERACIONES, GERENCIA, Y CONVERGENCIA DE EQUIPOS Y SERVICIOS

APLICACIONES


11

ENERGIA Y TELECOMUNICACIONESEl reto es la comunicación total

PLANO ELECTRICO

PLANO DE COMUNICACIONES

Utilizar las redes de comunicación y dispositivos inteligentes para proporcionar visibilidad y control de la red eléctrica para brindar

energía mas confiable, segura y eficiente.


12

TOPOLOGIA DE LA REDTelecomunicaciones a favor de Smart Grid

CommunityBroadband

Generación Tradicional Distribución Consumidores

Generación Distribuida

Centro de Control

Transmision

Seguridad OficinasCorporativas

WAN / LAN

Fuerza de Trabajo Móvil

Carga de Vehículos Eléctricos

Microgrids

Centro deOperaciones

De la Red

FAN

HAN


13

Tecnologías de Core

Módulo II


Bases de Smart Grid Red de Misión Crítica Escoja la Tecnología Correcta MPLS PTN e OTN MW 4G


14

Plano Eléctrico

Plano de Comunicaciones

Aplicaciones

NOCEMS para

Consumidor

BASES DE SMART GRID Por Donde Empezar?


15

RED MISION CRITICARed Propia o Alquilada?

WAN = Red de Transporte Misión Crítica

CONFIABILIDAD CALIDAD SEGURIDAD NUEVAS APLICACIONES

ADHECION A LA TECNOLOGIA

MODERNA

FO/

MW

/4G

SEM

FIO

(W

iFi/

2G/

3G)

? ? ?

?

?

? X ? ?

? ? ?

X

Red Alquilada

Red Própia


16

ESCOJA LA TECNOLOGIA FIJA CORRECTAFundamental para el Éxito

10/4

0/10

0GST

M-6

410

/100

/100

0MST

M-1

/4/1

6

PTN

IP/MPLS

IP L2

DWDM

NG-SDH

SDH e PDH

TDM NGN

NG-DWDM OTN / MPLS-TP


17

ESCOJA LA TECNOLOGIA MOVIL CORRECTAFundamental para el Éxito

Cob

ertu

ra

Capacidad

4G(WiMax / LTE)

3G

2G

WiFi

Cob

ertu

ra

Capacidad

IP

TDM

CelularRádio


18

SERVICIOS DE UNA UTILITYEl CORE es el Transporte de estos Servicios


19

SERVICIOS DE UNA UTILITYUna red para cada servicio?


20

SERVICIOS DE UNA UTILITYY los nuevos servicios de Smart Grid?


21

• Mayor ancho de banda• Menores delay y jitter

• Tecnologías antiguas + nuevas aplicaciones• Flexibilidad de capacidad

• Alta confiabilidad• Seguridad

SERVICIOS DE UNA UTILITYNuevos requerimientos para Smart Grid


22

IP/MPLSOrientado a Servicio

Permite ConvergenciaFlexible

Alta ConfiabilidadSeguro

SERVICIOS DE UNA UTILITYMPLS Soporta los Servicios Antiguos y los de Smart Grid


23

La nueva generación de tecnologías ópticas permiten la flexibilidad, escalabilidad, automatización y menores costos para redes de misión crítica

Carrier EthernetMPLS

OTHDWDM

OTHDWDM

IP/MPLSIP/MPLS

Acceso Agregación Edge Core

Servicerouters

Corerouters

OTN

PTN

TRANSPORTE OPTICO DE NUEVA GENERACION - Componentes


24

SISTEMAS DE RADIO DE PAQUETES

Full outdoor

IDU Punto-a-PuntoNodal-IDU

N+0 MW

Sistemas dedicados para aplicaciones full

outdoor

Aplicaciones split-mount

Punto a punto y equipos de red

ODU Única

RADIO IP


25

SISTEMAS DE RADIO DE PAQUETES• Sistema de colas con un

rendimiento determiniístico para el tráfico de alta prioridad

MODULACION ADAPTATIVA

CONFIGURACION FULL OUTDOORSPLIT-MOUNT

MEF-8ATM PWE3

ORIENTADOA SERVICIO

MODO DE OPERACION

HIBRIDO

MODO DE OPERACION

DE PAQUETES

SINCRONISMO DISTRIBUIDO

• Terminacion ATM IMA, Optimizacion ATM e PWE3 segundo RFC 4717

• Bandas Licenciadas6-38 GHz

• E-band (80 GHz)• Multiples

Direcciones

• Sincronismo pela linha (E1)• Sync E + SSM (Ethernet)• Porta (in/out) de Sync (2, 5, 10

MHz)• Temporização da Rede

• E1, ATM-IMA & Ethernet• Sin degradación del

Desempeño

• CES, PW & Ethernet sobre red de un Carrier Ethernet convergente

• Conmutación en Modulación Hitless

• Emulación de Circuitos E1

AgregadorMultiservicio

Híbrido y Paquetes

XPIC

ANEL MULTISERVIÇOS

DE PACOTES • Doble del espectro

hasta 1 Gb/s por RF

• Asignación de tráfico en ambas direcciones

MEF-9MEF-14


26

Permite una alta cobertura con alta capacidad. Orientada a servicios!

Dispositivos y Aplicaciones mas sofisticados

Impa

cto

en la

Red

9.6 - 240 kb/s

128 - 384 kb/s

2 Mb/s - 14.4 Mb/s

Picos de 50-100 Mb/s

Alta Capacidad

Baja Latencia

Voz y Dados

QoS

Seguridad

Siempre conectado

All-IP

Baja inversion/byte

Video

Streaming

Real-Time

Multimedia

Web

BrowsingSMS

1G

2G

3G

4G LTE

2011+

SISTEMAS 4G


27

Altas Tasas de Datos

100 Mbps DL (20 MHz, 2x2 MIMO)

50 Mbps UL (20 MHz, 1x2)

Mejor Eficiencia Espectral

3-4x HSPA Rel’6 en DL

2-3x HSPA Rel’6 en UL

Mejores Tasas de

Transferencia

2-3x HSPA en DL/UL

Cobertura completa del ancho

De banda

Ancho de Banda Escalable

1.4, 3, 5, 10, 15, 20 MHz

Baja Latencia

~ 30-50 msec (red)

<100ms inactivo a activo

< 50ms inactivo a activo

Unicamente IP

Arquitectura de Red Simplificada

Co-existencia con

2G/3G (GSM/CDMA/HSPA)

Radio Access Network

Core

SISTEMAS 4G


28

Fonte:* Customer Insight – Europe

Very Good

Good

Not Good

Funcionalidades TecnologiaLTE HSPA

Secure/Manage Data on Devices

Mobile Collaboration

Multi Party Video Calling

Mobile Cloud Computing

Wireless Broadband Branch Office

Location Based Comm. & Services

Navigation Helper

Interactive Digital Signage

M2M

Public Safety

Surveillance

10x Velocidad comparado con 3G3-5x Menor Latencia

SISTEMAS 4G


29

Tecnologías de Acceso (FAN / HAN)

Módulo III


Tecnologías de Acceso in Home WPAN WiFi Radio Mesh FTTx / xDSL


30

Plano Eléctrico

Plano de Comunicaciones

Aplicaciones

NOCEMS para

Consumidor

BASES DE SMART GRID Por Donde Empezar?


31

CoreCore

Field Area NetworkField Area Network

Neighborhood Area

Network

Neighborhood Area

Network

SDH MPLSRádio /

4G

4G WiFi Mesh PLC BPL

TopologiaFIM

A FIM para Suportar SM

ART G

RID

FTTx /

xDSL

Home Area NetworkHome Area Network

WiFi ZigBee

RF Mesh PLC / DLC

TECNOLOGIAS DE ACCESO

PLC


32

EQUIPAMIENTOS EN NUESTRO HOGAR¿Quién no quiere para ahorrar electricidad?

LAMPARAS AIRE ACONDICIONADO ELECTRODOMÉSTICOS

Lavadora/SecadoraCocinaNevera

TV ELECTRONICOS

CONTROLY

ECONOMIA


33

WPAN e WLANVarias Tecnologías

Funcionalidad ZigBee Bluetooth UWB WiFi

Estándar IEEE 802.15.4-2003 Proprietário (Ericsson)

IEEE 802.15.4a IEEE 802.11

Frecuencia (MHz) 2400, 915, 868 2400 3100 – 10.600 2400

Banda (Kbps) 250 3000 53.000-480.000 600.000

Alcance (m) 10+ 1+ <1 10-100

Cobertura (m) 30-500 1-100 1-10 100-1000

Modulación BPSK, OQPSK GFSK OFDM DSSS, DBPSK, DQPSK, CCK,

OFDM

Latencia alta média baja baja

Seguridad Si (128bit) débil débil Si (256bit)

Soporte a Sensores si no si no

Costo (USD) <10 <10 >20 >40


34

WPANZigBee


35

WLANWiFi

Gerencia deLa Red

Convergente

SeguridadDisponibilidad

QoS Continuidad hand-over Compatibilidad extremo a extremo

Herramientas de: Planeamiento Monitoreo Fallas Crecimiento de la red

Autenticación y Encriptación Acceso basado en la entidad Protección a ad-hoc, hack y

ataques Firewall

Cobertura Confiabilidad Movilidad Desempeño


36

RADIO MESHMayor alcance implica bajas frecuencias


37

GPON

10G GPON

Access Node

Access Node

GPON

10G XG-PON1Access Node

Access Node

Min 128 split, 10Gbps/2.5Gbps

Max 128 split, 2.5Gbps/1.25Gbps

FTTx / xDSLExtender la fibra hasta el usuario?


38

Regulaciones y Otros Puntos Importantes

Módulo IV


Acciones Regulatorias Estandarización Subsidio de Gobierno Efecto Bakersfield DA x AMI Respuesta a la Demanda en Tiempo Real Seguridad de la Información Gerencia de la seguridad de la información


39

ACCIONES REGULATORIASPasos Lentos en Brasil

ANEEL

La misión de ANEEL es proporcionar condiciones favorables para que el mercado de la electricidad se desarrolle con el equilibrio entre los agentes y con beneficio para la sociedad

Ley de P&D (LEI Nº 9.991, 24/07/2000) Uso de PLC (Resolución Normativa no. 375/2009) Nuevo modo Tarifario (AP 120/2010, Minuta de Resolución Normativa)

ANATELPromover la limpieza de Espectro en 400MHz, 900MHz y Canales de TV analógica. El uso no está definido todavía. Posibilidad para LTE en Misión Critica

MMEGrupo de Trabajo para Estudio de la Viabilidad de Smart Grid (04/2011)


40

ESTANDARIZACIONOrganismos Y Alianzas a favor de Smart Grid

Y Venezuela?Haremos Estándares Propios o

tomamos los existentes?


41

SUBSIDIO DE GOBIERNOComo será a implementación de Smart Grid(Ejemplo de Brasil)

El Gobierno de Brasil anunció que un grupo de trabajo fue formado por el MME y los representantes del sector eléctrico para desarrollar un estudio para evaluar la viabilidad y el costo de la adopción de Smart Grid en

Brasil. "Es una revolución que está teniendo lugar en el mundo. Con este sistema, los consumidores pueden administrar mejor su consumo de energía e incluso

vender la energía sobrante a la red principal ", dijo el Ministro. El despliegue del sistema en Brasil costaría entre

R$ 15 billones y R$ 20 billones.

Fuente: Asesoría de Comunicación Social, MME

Quien paga la cuenta?

El medidor es el costo mas alto?

Contenido local?

Incentivo Fiscal?

Tarifa Social?

Otro costo para el consumidor?

Socialización de Ancho de Banda?


42

DA x AMIDiferentes aplicaciones o rivales?

Consumidor SMART METERING es lo mismo que SMART GRID

Utilities SMART METERING es una de las aplicaciones de SMART GRID

AMI

Advanced Metering Infrastructure (AMI) son los sistemas de medición, recopilación de datos y el análisis del uso de energía. Se comunica con el medidor de energia, gas y agua, de acuerdo con la demanda o el horario. Es la piedra angular de la medición inteligente.Estos sistemas incluyen hardware, software, comunicaciones, el consumo de los

monitores y los sistemas asociados, Meter Data Management (MDM) y los sistemas de negocio de la empresa eléctrica.

DA

Distribution Automation (DA) Los sistemas de control inteligente de los elementos de la red de distribución, incluyendo IAM, inteligente y aparatos eléctricos (IED) coche eléctrico (EV) y la generación distribuida. Además de los sistemas IAM, se incluyen el sistema de Respuesta de la demanda en tiempo real, de teleprotección, la confiabilidad del Sistema Interconectado, el control de fallos, control de carga y control de la redistribución y Cortes


43

ERP EMS

Firewall

MDM

Head EndServer

Firewall

Gateways

Rede IP

Portal do Operador

XML / DLMS-COSEM / SDL / …

Wireless

Internet

Portal do Consumidor

GW

$

GW

GW

DA x AMIDiferentes aplicaciones o rivales?


44

RESPUESTA A LA DEMANDA EN TIEMPO REAL Telecomunicaciones a favor de Smart Grid

Momentanverbrauch Webolution Zähler

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

0h0

0

1h1

5

2h3

0

3h4

5

5h0

0

6h1

5

7h3

0

8h4

5

10h0

0

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13h4

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16h1

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17h3

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21h1

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22h3

0

23h4

5

Tageszeit

Leis

tung

/ W

über 4.000W

über 3.000W

über 2.000W

über 1.000W

über 0W Momentanverbrauch Webolution Zähler

0

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Tageszeit

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über 4.000W

über 3.000W

über 2.000W

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0

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23h4

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Tageszeit

Leis

tung

/ W

über 4.000W

über 3.000W

über 2.000W

über 1.000W

über 0W

Consumidor

Portal Web

B2C

B2BDatos de Servicios

Datos

Distribuidora

Servicios

Objetivo y EquilibradoDemanda y el consumo

tiempo real

Objetivo y EquilibradoDemanda y el consumo

tiempo real

ERP

venta al por menor

Interface de Operador

Sistema deRespuesta a la Demanda

El propietario o SaaS

Sistema deRespuesta a la Demanda

El propietario o SaaS


45

Herramientas de Prevención a

Malware

Red de Control de Acceso

Check de Port-Scan /

Vulnerabilidad

Seguridad Electrónica Perimetral

Gerencia de Patch

Configuración y Gerencia de alteraciones

Privacidad

Políticas

Processos

Documentación

Aprobación, rastreabilidad y

auditoria

Seguridad Física de Perímetro

SeguridadCibernética

SEGURIDAD DE LA INFORMACIONLa seguridad cibernética es más amplia


46

Consultoría en Seguridad

Tecnología en Seguridad

Operación Asistida

Cada componente lleva una mayor intimidad conla Red y con los Consumidores

Componentes:3SEGURIDAD DE LA INFORMACIONComo Implementarla?


47

Tecnologías existentes y buenas prácticasque las Utilities pueden integrar para vencer los nuevos desafíos operacionales

Service Assurance Network ResourceManagement

Service Fulfillment

Product Mgmt Customer Mgmt Revenue Mgmt Order Mgmt

Mejores Practicas Operacionales del mundo de Telecom y de TI• Information Technology Infrastructure Library (ITIL)

• Information and communication technologies (ICT)

• TMF NGOSS, eTOM

Sistemas de Soporte Operativo (OSS)

Sistemas de Soporte al Negocio (BSS)

GERENCIA DE LA INFORMACIONInteligencia a favor de Smart Grid


48

GERENCIA DE LA INFORMACIONInteligencia a favor de Smart Grid

Contact Center

Customer ExperienceProvider Experience

Field service

Network Operation

Sales & Marketing

Mobile BroadbandFixed Broadband


49

GERENCIA DE LA INFORMACIONOSS Integrado


50

Identificación de interrupción de servicios disminuida de ~50min para ~10s

Minimizar el impacto de los problemas de desempeño de la red eléctrica

Reducción de numero de eventos en 100x

Reducción del ruido por la falta de correlación de la causa raíz y el # de alarmas

25% de ahorro de tiempo de downtimede la red

Aumento de la confiabilidad y disponibilidad de los servicios y de la red

50% de ahorro de tiempo en el aprovisionamiento

Reducción de los atrasos resultantes de los requerimiento de cambio en la red

3x de crecimiento de servicios y infraestructura sin personal adicional

Gerencia de un crecimiento complejo sin recursos adicionales

40% de mejoras de productividad Minimiza OPEX

30% reducción de tiempo de planificación Implementación de cambios de red mas rápidos

• Resultados de OSS Implantados en Utilities

GERENCIA DE LA INFORMACIONResultados Tangibles


51

GRACIAS !

Paulo Henrique [email protected]

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