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La interoperabilidad en los sistemas de medición inteligentes

Es evidente que la evolución de los sistemas eléctricos a nivel mundial a la par de los sistemas de comunicación, ha implicado la modernización de los sistemas de medición, especialmente en el sector eléctrico, pasando desde los “sencillos” medidores electromecánicos, hasta los modernos sistemas de medición actuales, los cuales incluyen unidades de medición totalmente electrónicas, sistemas y protocolos de comunicación, softwares especializados, exigencias de ciberseguridad, etc. Este concepto conocido como AMI (por sus siglas en inglés, Advanced Metering Infrastructure), es el eje transversal para el desarrollo de las Redes Inteligentes y estas a su vez, para el desarrollo de las Ciudades Inteligentes.

Los proyecciones y perspectivas del sector eléctrico colombiano en materia de Infraestructura de Medición Avanzada, están fundamentadas en las regulaciones emitidas por los entes gubernamentales nacionales, entre las que se destaca la Resolución 40072/2018 del Ministerio de Minas y Energía. Esta resolución y sus actualizaciones han determinado que al año 2030 el 75% de los usuarios de todas las Empresas de Servicios Públicos (en adelante ESP) deben tener sistemas AMI, describe igualmente las funcionalidades básicas que deben tener los sistemas AMI y delega a la Comisión de Regulación de Energía y Gas (en adelante CREG) para que establezca las condiciones para la implementación de la Infraestructura de Medición Avanzada en la prestación del servicio público domiciliario de energía eléctrica en el Sistema Interconectado Nacional (SIN).

A la fecha, la CREG ha realizado una serie de evaluaciones y ha emitido algunos documentos a consulta pública para comentarios de todos los actores del sector, siendo su documento más reciente, la Resolución CREG 131 de 2020, por la cual se ordena hacer público el proyecto de resolución “Por la cual se establecen las condiciones para la implementación de la infraestructura de medición avanzada en el SIN”. Este proyecto de resolución establece los lineamientos con respecto a múltiples temas, entre ellos el concepto de interoperabilidad, sobre el cual se establece la exigencia de garantizar que los equipos y soluciones involucrados en la AMI sean interoperables, permitiendo que los sistemas tengan protocolos abiertos y puedan ser escalables y flexibles.

Finalmente la CREG en dicha resolución, propone adoptar de plano las condiciones establecidas por la versión más actualizada de la Norma NTC 6079 – “Requisitos para sistemas de Infraestructura de Medición Avanzada (AMI) en redes de distribución de energía eléctrica”. Dentro de la norma, la Interoperabilidad se define como la capacidad de dos o más sistemas o componentes para intercambiar información y utilizar la información intercambiada. Adicionalmente la norma propende por la estandarización en cuanto a protocolos de comunicación, estableciendo en su numeral 6.4.2 que los protocolos permitidos para utilizar en nuestro sistema, son los definidos en los estándares IEC 62056 (Electricity Metering Data Exchange - The DLMS/COSEM Suite), ANSI C12.18, C12.19, C12.21, C12.22 y la especificación técnica CLC/TS 50568-8:2015, indicando que el uso de estos estándares tiene como objetivo facilitar la interoperabilidad desde la Unidad de Medida (UM) hasta el Sistema de Gestión y Operación (SGO).

La NO INTEROPERABILIDAD entre los sistemas AMI que son desplegados por una ESP, como lo muestra la Figura 1, generan una serie de inconvenientes que al final lo que generan son sobrecostos e ineficiencias operativas, entre las que se destacan:

Figura 1. No Interoperabilidad entre soluciones AMI

• Al no haber interoperabilidad entre el HES y las Unidades Concentradoras, se deberán tener tantos HES como marcas de soluciones AMI se decidan desplegar. Lo anterior implica personal especializado para el manejo de cada uno de los HES, con sus respectivas particularidades.
• Al final todos los HES deberán converger en un sistema de facturación, un sistema comercial o un Meter Data Management (en adelante MDM), lo que implica múltiples desarrollos para la adecuada integración entre sistemas, lo cual puede representar unos costos importantes para la compañía. En el caso de escasos recursos para integraciones adecuadas, suelen realizarse “conectores” entre aplicativos, lo cual, dependiendo de su nivel de desarrollo, puede ser una solución ineficiente, generando múltiples dificultades operativas.
• Al no existir interoperabilidad entre las Unidades Concentradoras y las diferentes Unidades de Medición, las ESP deberán tener stock permanente de todas las marcas, pues no se puede instalar una Unidad de Medida, aguas abajo de una Unidad Concentradora de otra marca.

Al final, todo este tipo de inconvenientes generan unas condiciones de funcionamiento no ideales, con unos costos operativos altos, que en muchas ocasiones dan al traste con los proyectos de despliegue tecnológico de las compañías de servicios públicos.

Con el fin de contribuir a la solución de la problemática sobre la NO INTEROPERABILIDAD de las soluciones AMI que actualmente existen en el mercado, Integrated Measurement System (en adelante IMSYS), ha desarrollado una solución compuesta por un Head-End Sytems (en adelante HES) y un Concentrador de Datos Modular, los cuales en conjunto, conforman una plataforma para la gestión de múltiples sistemas de medición, siendo agnósticos a marcas de medidores, medios y protocolos de comunicación, teniendo la oportunidad de integrar en la misma plataforma, la gestión de medidores de energía, agua y gas, foto-controladores de alumbrado público, entre otros dispositivos.

La arquitectura de la solución IMSYS, como se muestra en la Figura 2, permite la gestión de múltiples servicios públicos, pudiendo ofrecer el servicio del HES OCEAN On-premise o Cloud.

Figura 2. Arquitectura de la solución de IMSYS.

La solución de IMSYS, como ya se mencionó, está compuesta por el HES llamado OCEAN y un Concentrador de Datos Modular llamado ARK. Las principales características de estos componentes de Software y Hardware respectivamente, son:

HES OCEAN

CIBERSEGURIDAD: el HES OCEAN cumple con altos estándares de ciberseguridad, dentro de los que se destacan:

• Autenticación con niveles de seguridad.
• Provee protección a CPU.
• VPN (IPSec).
• Ping y funciones Tracert.
• Control de intrusión.
• Dos o más niveles de acceso dependiendo de la solicitud del cliente.
• Cumplimos con controles a nivel de buenas prácticas para desarrollo de aplicaciones web.
• Adecuación permanente a las condiciones que en materia de ciberseguridad, ha venido evolucionando la Norma NTC 6079.

MULTIFUNCIONAL: incluyendo las funcionalidades requeridas por los HES convencionales, entre ellas:

• Lecturas asíncronas y por demanda, configurables.
• Medición bidireccional, corte y reconexión remota, reconocimiento de tensión a la salida del medidor y limitación de corriente, si el medidor lo permite.
• Construcción de la curva de carga.
• Mantenimiento programado.
• Actualización de la hora del medidor.
• Lectura de eventos y alarmas.
• Arquitectura orientada IoT y flexibilidad de programación en lenguajes como JAVA y PYTHON, usando servicios web y programación orientada al servicio.

ADAPTABLE: OCEAN, se diseñó para ser completamente configurable a los requerimientos del cliente, en torno a las funcionalidades disponibles para el usuario, sin limitar el ajuste o desarrollo de funciones adicionales a solicitud del cliente, ya sea por decisión propia o por requerimientos regulatorios del mercado o país donde se despliegue la solución.

ACTUALIZABLE: Software y hardware totalmente actualizables, son productos en continua evolución, la cual se puede presentar por evolución tecnológica, cambios regulatorios y legales o por la integración de nuevos medidores, desarrollo de nuevos módulos de comunicación o integración de nuevas funcionalidades.

Fig 3. HES OCEAN y Concentrador ARK.

CONCENTRADOR ARK

INTELIGENTE: totalmente customizable en sus funcionalidades, permitiendo al usuario determinar sus propias reglas de operación, cumpliendo con los más altos estándares de Ciberseguridad. ARK cuenta con su propio sistema de gestión y operación, funcionando de manera independiente de OCEAN, ante una pérdida de comunicación entre ellos. Cuenta con gran capacidad de memoria para almacenar información recolectada de unidades de medición asociadas a él. Tecnología Push/Pull, que permite recibir peticiones y contestarlas de manera proactiva e inteligente enviando la información al sistema de gestión y operación.

MODULAR: ARK es un equipo completamente modular, que permite al usuario, en función de la topología de red, la variedad de medidores a gestionar y el tipo de comunicación de estos, tener 1, 2 o más módulos de comunicación conectados de manera simultánea, con medios como PLC, RF, 3G/4G, entre otros. Esta característica le permite al usuario “armar” su solución a la medida, con la certeza que podrá adicionar módulos a futuro, en caso de ser requeridos.

INTEROPERABLE: embebe múltiples protocolos de comunicación procedentes de diferentes marcas de medidores de energía, agua o gas, lo que le permite a un solo concentrador ARK, gestionar de manera simultánea, una variedad de medidores y/o dispositivos inteligentes. Adicionalmente, el concentrador cuenta con I/O de propósito general, que permiten la integración de señales como temperatura, humedad, etc.

El HES OCEAN de IMSYS, está en capacidad de integrarse con un MDM, como la solución adecuada para una ESP, o en su defecto a cualquier otro sistema que la ESP maneje o considere utilizar. A continuación se resaltan las bondades de la utilización de una solución interoperable, modular y adaptable para las ESP.

La Figura 4 muestra el esquema de Operación de un Sistema AMI, en el que se cuente con 3 soluciones en la primera capa de medición y comunicación, 3 HES en la capa gestión, la no existencia de MDM, por lo que cada HES debe estar integrado a los diferentes sistemas de la compañía.

Figura 4. Sistema AMI sin MDM y sin Soluciones AMI Interoperables.

La Figura 5 muestra el mismo sistema, con la participación de un MDM y el despliegue de la solución Interoperable como la ofertada por IMSYS.

Figura 5. Sistema AMI con MDM y Sistema AMI Interoperable.

Como los muestran las imágenes el tener todos los niveles que comprende el concepto de un Sistema AMI, facilita el funcionamiento de la ESP. Adicionalmente el contar con una solución AMI Interoperable y Modular como la de IMSYS, favorece los despliegues posteriores y con una serie de beneficios como los que se enuncian a continuación:


• Los diferentes sistemas de medición no tendrán que sectorizarse, pues el Concentrador ARK viabiliza la interoperabilidad en la capa de enlace. Lo anterior facilita que las soluciones de medición no deban instalarse por sectores según la marca, y que en cualquier momento, la ESP pueda tomar decisiones en el cambio del sistema de medición de un usuario o un grupo de usuarios, por diferentes factores, entre ellos fraude, pérdidas, dificultades en la comunicación, adquisición de nuevas marcas, tecnologías, etc.
• Cuando el HES OCEAN es implementado y se realiza la integración al MDM que la ESP despliegue, en adelante la ESP no deberá seguir costeando integraciones de nuevas soluciones de medición con sus respectivos HES al MDM, como quiera que cualquier integración posterior de medidores al Concentrador ARK, garantizará que la información ya podrá entregarse a dicho MDM a través de OCEAN, es decir que se reducen los costos de adecuación del Sistema AMI.
• El desplegar la solución de IMSYS permitirá a las EPS caracterizar sus zonas de influencia del servicio e inclinarse por la mejor solución de comunicación y medición, dependiendo de las topologías de red, las características comerciales por tipo de usuario, la topografía del terreno, las zonas de cobertura de las diferentes soluciones a nivel comercial, etc., sin tener que hacer nuevas inversiones de software.
• Si la ESP dispone de Fibra Óptica (FO) desplegada en algún sector, este medio podrá utilizarse para la comunicación entre OCEAN y los ARK que estén instalados en las diferentes zonas de influencia de la FO, lo que reduciría los costos en la comunicación por el uso de SIM CARD para la comunicación vía GPRS, 3G o 4G.
• El Concentrador ARK y sus diferentes módulos, permitirán la integración de sistemas de control de Alumbrado Público, permitiendo tener el balance ideal sobre los transformadores de distribución.
• Se podrán integrar otros servicios públicos como agua o gas, con la misma infraestructura, facilitando la operación y reducción de costos en las ESP que integran más de un servicio, o permitiéndole estructurar modelos de negocio para ofertar el servicio de gestión a otras ESP.

NOTA: La solución AMI de IMSYS, es 100% Ingeniería Colombiana, que actualmente se encuentra en proceso de ser patentada a nivel nacional y en 5 zonas a nivel mundial, con el apoyo de MINCIE.

Ing. Julián Aguado:
Ing. Electricista de la Universidad Autónoma de Occidente, Máster en Administración y Dirección de Empresas de la Universidad Camilo José Cela de Madrid España. Más de 25 de experiencia de Sistemas de Potencia y Sistemas de Medición. Miembro activo del Comité ICONTEC 144 – Medidores de Energía y del Clúster de Energía del Suroccidente Colombiano. Premios FISE a la Innovación 2019 e instructor universitario e independiente en Sistemas de Medición Inteligentes.
CEO de IMSYS
Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo. - www.imsys.com.co
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Modificado por última vez en Viernes, 11 Diciembre 2020 11:16

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