caso de éxito

Caso de éxito, despliegue, mantenimiento y gestión de datos de smart meters en redes BT, proyectos Clean-Up (PLC-Prime)

Jesús Muñoz Bravo, Director Técnico/Comercial, Arkossa Smart Solutions

Nuevas metodologías de trabajo en las áreas de despliegues masivos, adaptación del personal y entrenamiento de estos a las nuevas tecnologías, nuevas herramientas y software en dispositivos móviles con sistemas operativos Android (movilidad), sistemas MDC, MDM y MDA, Software de Big Data aplicados a la gestión, análisis, operación y mantenimiento de la nueva medida inteligente en uso residencial, detección y solución de problemas en las comunicaciones PLC (PRIME) en redes de BT.

Las tecnologías Power Line Communication (PLC) permiten establecer una red de comunicación entre los diferentes elementos que conforman las redes de distribución eléctrica, proporcionando información de forma precisa, detallada y en tiempo real de multitud de parámetros. Esta tecnología es una herramienta con potencial para alcanzar una Smart Grid, una red que pueda totalizar las acciones de todos sus integrantes, proporcionando una completa interconexión que asegure un sistema energético eficiente, sostenible, de gran calidad y con bajas pérdidas. No obstante, las redes eléctricas de baja tensión no están diseñadas para las transmisiones de comunicaciones. En ellas se generan una serie de problemas que interfieren en la transmisión de la onda portadora y en la comunicación final de la información. Esos problemas son atenuaciones en la potencia de la señal, variaciones con la impedancia, multicamino y condiciones desfavorables de ruido.

Figura 1. Arquitectura Red Smart Grid.

Definición de la necesidad

Más allá de las incidencias derivadas de las características físicas de las redes de baja tensión y los equipos conectados a ellas, hay otras circunstancias que inhiben la comunicación. Entre ellas nos podemos encontrar con problemas de hardware o firmware de los contadores o los concentradores, programación de parámetros inadecuados, conexiones fraudulentas, etc.

Para el despliegue de la comunicación a través de la red en la distribuidora eléctrica, en adelante distribuidora, se ha empleado la tecnología PLC a través del protocolo específico de comunicación PRIME (Evolución de Medición Inteligente Powerline). Este protocolo opera en la banda A definida por CENELEC, en concreto entre 42 KHz y 90 KHz. Como principal ventaja cabe destacar que es un protocolo abierto por lo que permite la interoperabilidad entre equipos de distintos proveedores.

La red de baja tensión de la distribuidora presentaba problemas de comunicación entre algunos contadores de telegestión y sus correspondientes concentradores, además de otros problemas ocasionados por versiones de firmware obsoletas, elementos sin conexión, configuraciones inadecuadas, etc. Con el fin de dar soporte y solución a esas incidencias surge el proyecto de “Clean up y optimización de redes PLC PRIME en campo”, entre la distribuidora y la empresa Arkossa Smart Solutions S.L., en adelante Arkossa.

Diseño de la solución

En Arkossa se han tratado los datos proporcionados por la distribuidora con la herramienta de “Big Data” propia, Smart Finder, determinando una lista de puntos objetivo-susceptibles de actuación.

Un equipo técnico especializado es el encargado de ejecutar los trabajos de Back Office para configurar y actualizar en remoto los distintos equipos de la red. Paralelamente, una brigada de campo formada por dos técnicos de Arkossa es la encargada de diagnosticar y documentar in situ los problemas de los puntos designados gracias a las herramientas de Arkossa diseñadas para tal fin.

Figura 2. Sistema Smart Finder y centro de control (Back Office).

Figura 2. Sistema Smart Finder y centro de control (Back Office).

Los técnicos de campo van equipados con las herramientas homologadas específicas de Arkossa para las labores de “Clean UP”: Noise, Smart Box, y Arkoworker; una aplicación de lectura, programación y actualización de contadores, de forma local mediante sonda óptica Bluetooth, desde smartphone o tablets Android. Adicionalmente se emplea la herramienta de análisis y gestión de partes de trabajo ArkoPath, que permite la resolución de cualquier situación en un tiempo más bajo que la media además de recopilar todos los datos imprescindibles para posteriormente poder realizar los informes de operaciones.

Figura 3. Técnicos especializados y herramientas de campo desarrolladas por Arkossa.
Figura 3. Técnicos especializados y herramientas de campo desarrolladas por Arkossa.

En base al contrato firmado entre distribuidora y Arkossa, este se cierra cuando se alcancen unos indicadores o SLA determinados. Por un lado, es necesario alcanzar una telegestionabilidad o disponibilidad de los equipos superior al 70% diario, y por otro lado, el porcentaje de lecturas diarias de todos los contadores de telegestión debe ser igual o superior al 95%.

Distribuidora, situación de partida

El despliegue de elementos de telegestión por parte de la distribuidora comenzó en el año 2012 y perdura hasta la actualidad. Inicialmente el parque contaba con un total de 87 concentradores de datos y con 15246 contadores. La fecha de fabricación de los diferentes equipos oscilaba entre el año 2012 hasta la actualidad. De ellos, el 97,3% eran contadores de telegestión tipo 5, principalmente de las marcas Sagemcom, ZIV y Landis & Gyr.

Se carece de datos de disponibilidad de los equipos, respecto a las comunicaciones PLC al inicio del proyecto. Esto se debe a que los concentradores carecían de esta funcionalidad por diversos motivos tales como hardware o firmware obsoleto, ausencia de programación de tareas, etc. No obstante, sí se dispone de información relativa a las curvas horarias y a los cierres diarios que presentaban valores de 72,7% y 75,5 %, respectivamente.

Concentradores de datos

Los concentradores de datos son los elementos encargados de gobernar la red PRIME vía PLC en cada centro de transformación (CT). Por un lado, a través de ellos se recibe la información enviada por los contadores relativa a cierres diarios, cierres mensuales, curvas de carga, eventos, etc. Por otro lado, los concentradores son los encargados de canalizar y ejecutar las peticiones y ordenes que se solicitan a través del sistema de telegestión (STG) o bien desde la propia interfaz web del concentrador. Estas peticiones pueden ser aperturas y cierres de ICP, programación de contratos, modificación de potencias, etc. Los concentradores guardan la información solicitada en su memoria interna y, también remiten la información a través de archivos con formato xml que son depositados en el servidor FTP que tengan configurado.

Los concentradores integran un contador denominado Supervisor de Baja Tensión (SBT) cuya finalidad es la de totalizar la energía que sale del CT con destino a los puntos de suministro. Con la información obtenida del SBT y de los distintos contadores que cuelgan del CT se puede realizar un balance energético y determinar las pérdidas de energía del centro en cuestión. Los balances de energía son cálculos de importancia crítica para cualquier distribuidor y gestor de la red eléctrica ya que, además de la obligatoriedad legal del cálculo, proporcionan información acerca de las pérdidas técnicas de la red y son, entre otras, un primer indicio para el diagnóstico de pérdidas no técnicas de energía (fraude).

Figura 4. Módulo de balances herramienta Smart Finder.
Figura 4. Módulo de balances herramienta Smart Finder.

En el caso de la distribuidora, tras un análisis exhaustivo de los 87 concentradores de datos con la herramienta SmartFinder de Arkossa, se determinaron varias anomalías sobre las que era necesario actuar.

Contadores de telegestión

Los contadores de telegestión están compuestos por un elemento de telecomunicaciones, el modem PLC, y por un elemento de medida, contador de energía eléctrica. Ambos elementos electrónicos poseen su propio firmware independiente por lo que deben ser actualizados separadamente.

De ser factible la actualización de los contadores, en cada una de sus vertientes, es necesario seguir los pasos marcados por el fabricante para evitar que se produzca un fallo crítico durante el proceso que, por lo general, desemboca en la pérdida operativa del contador. Es muy habitual que la actualización se realice en varias etapas, pasando por cada una de las versiones intermedias antes de instalar la última versión que el equipo pueda soportar. Es importante tener en cuenta la posibilidad de que los equipos con versiones muy antiguas no admitan actualizaciones, es más, muchos fabricantes dejan de dar soporte y aconsejan la retirada de los equipos obsoletos.

En el caso de la distribuidora, los contadores de telegestión habían sido adquiridos desde el año 2012. Desde su despliegue hasta el comienzo del proyecto con Arkossa, los equipos no habían sido actualizados a las diferentes versiones que los fabricantes habían desarrollado e implantado.

Tras el análisis de los contadores de telegestión de la distribuidora con la herramienta SmartFinder, se determinaron las siguientes incidencias, que tras la labor de Arkossa quedaron resultas:

  • Un 42,44 % del total de contadores de telegestión presentaban una versión PRIME obsoleta
  • Un 49,68 % del total de contadores de telegestión con versión DLMS obsoleta

Inventario de equipos

El estado del inventario de cualquier distribuidor y gestor de la red eléctrica es de vital importancia. Un inventario desactualizado provoca errores en al cálculo de los balances de energía, además de pérdidas económicas por errores de facturación. Asimismo, una red bien inventariada facilita acciones de campo eficaces ahorrando costes operacionales. En el caso de la distribuidora aplicando la herramienta SmartFinder se han detectado:

  • Puntos de suministro sin CT asignado
  • Puntos de suministro con CT asignado equivocado
  • Punto de suministro inventariados con direcciones incorrectas
  • Contadores sin C.U.P.S. asociado

Operaciones realizadas

Acciones realizadas desde la sede de Arkossa a través de la conexión de la red privada virtual (VPN) facilitada por LA DISTRIBUIDORA. Estos trabajos son primordiales para la correcta funcionalidad de la red PLC PRIME. Engloban la actualización de firmware de los diferentes elementos que integran la red, la programación optimizada de tareas en concentradores, la verificación de la funcionalidad de los equipos, etc.

Intervención en concentradores

Desde Arkossa se ha actuado en los concentradores de la distribuidora realizando las siguientes acciones:

  • Actualización de firmware: Se han implementado una actualización reciente y mejorada en un total de 70 concentradores. En el caso de los concentradores Sagemcom, la actualización incorpora nuevas estadísticas de comunicaciones PLC que representan gráficamente el desempeño del concentrador y contadores en periodos de 24 horas. Esta información es de elevada utilidad para el diagnóstico de los diferentes problemas en campo, tales como ruido y otros elementos. Además de eso, el firmware instalado está desarrollado en base al Companion V1.7, por lo que es compatible con STGs y contadores con ciberseguridad incorporada.
  • Programación optimizada de tareas: En Arkossa, después de un estudio minucioso de la red, se ha elaborado una lista de tareas necesarias para el control y el conocimiento del estado de la red, así como de los parámetros de facturación. Se han eliminado las tareas anteriores en todos los concentradores y se han reprogramado las nuevas en base a un orden de prioridad y siguiendo un cronograma optimizado para garantizar una red PLC operativa. Esta operación se ha realizado en los 87 concentradores de partida y en los nuevos instalados hasta la fecha.

Trabajos en campo

Engloban todas las actuaciones realizadas in situ para la resolución de los problemas de comunicación en la totalidad de la red PLC de la distribuidora. Desde los servicios centrales de Arkossa se ha empleado la herramienta de análisis ArkoPath para determinar los puntos objetivos de actuación dentro de la red de cada uno de los CTs. Una brigada de campo formada por dos técnicos especializados, entrenados en el diagnóstico y resolución de anomalías en las redes PLC, ha sido la encargada de desplazarse a cada uno de los puntos designados para evaluarlos. Los técnicos van equipados con las herramientas especialmente diseñadas por Arkossa para tal fin: el Noise, SmartBox, sonda óptica y los softwares desarrollados para el manejo de los equipos y el análisis de la información recabada, Arkoworker y ArkoPath.

Se ha registrado y documentado toda la información relativa a la intervención en cada punto (precintos retirados, precintos repuestos, registro de espectros de señal PLC, registros fotográficos, geolocalización y transcripción de la situación encontrada y la solución ejecutada o planteada en cada caso). Esa información es depositada en un servidor seguro donde posteriormente se ha procesado para elaborar un informe por cada centro de transformación. Cada uno de los informes ha sido remitido a los responsables del seguimiento del proyecto para su aprobación una vez finalizadas las tareas de “clean up” en la red del CT.

Distribuidora, situación final

Tras la finalización del proyecto, en la distribuidora se siguen aumentando el parque de contadores de telegestión, bien sea para terminar el despliegue, bien para sustituir equipos de telemedida o bien para reponer los equipos averiados que se han diagnosticado durante el proyecto. Actualmente en la distribuidora se dispone de 15477 contadores de telegestión. También ha aumentado el número de concentradores hasta alcanzar la cifra de 103 unidades.

La disponibilidad media actual del parque de contadores es del 95,6%. Por otro lado, las lecturas de la curva horaria y del cierre diario han ascendido a valores de un 97,1% y 97,9%, respectivamente.

Conclusión

La actividad desarrollada durante el proyecto ha provocado mejoras evidentes en la telegestionabilidad de la red PLC de la distribuidora, llegando a valores muy superiores de eléctricas con recursos muy superiores. A la finalización del Proyecto los parámetros obtenidos son:

  • Tiempo medio de disponibilidad del parque del 95,6%
  • Incremento de 24,4 puntos porcentuales en la lectura remota de las curvas horarias de los equipos, alcanzando un porcentaje total del 97,1 %

Desde un punto de vista general, tomando en consideración desde los elementos de generación hasta el más mínimo dispositivo demandante de energía, se puede afirmar que la red eléctrica es un sistema altamente cambiante, se ve afectada por picos de demanda, factores climatológicos, etc. De la misma manera las redes de comunicación PLC son sistemas en constante evolución y restructuración. En base a ello, es totalmente irreal pretender alcanzar la plena lectura y operatividad de los equipos que la conforman. Cualquier valor superior al 70% en lo que a disponibilidad respecta y, superior al 95% en valores de lectura de curvas horarias y cierres diarios, es un resultado altamente satisfactorio.

A la finalización del proyecto existen puntos donde se ha determinado la necesidad de intervención por parte de la distribuidora y que todavía no han podido ser ejecutados. Una vez acometidos los trabajos cabe esperar una ligera mejoría en los buenos resultados obtenidos hasta la fecha.

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