Implementación de un sistema de monitoreo y control en tiempo real para el análisis predictivo de un Sistema Eléctrico de Potencia con Generación Distribuida

Abstract

El presente trabajo de investigación tuvo como objetivo la implementación de un sistema de monitoreo y control en tiempo real para realizar el análisis predictivo en un sistema eléctrico de potencia (SEP) con generación distribuida (GD), utilizando equipos de simulación de sistemas eléctricos de potencia (Lucas Nülle) y software de simulación, monitoreo y control en tiempo real (ETAP-RT) en el laboratorio de energías renovables de la universidad UTEC. Para desarrollarlo, se implementó un SEP con GD real (a escala de laboratorio), el cual integró módulos de fuentes de ERNC (solar, eólico, hidráulica) y cargas de consumo en una red de distribución simulada en media tensión. Asimismo, se realizó un modelo matemático en el software ETAP-RT, en el cual se modelaron y configuraron parámetros nominales y estimados en base a los equipos del laboratorio, criterios de diseño de redes eléctricas en media tensión y al reglamento normativo para el desarrollo de sistemas de GD en el Perú (DS N° 292-2018-MEM/DM). Finalmente, integrando los equipos de campo en el modelo matemático de ETAP-RT, por medio de protocolos de comunicación como Modbus y el servidor OPC, se pudo utilizar el software para monitorear y controlar del sistema de potencia en tiempo real. Asimismo, se pudo realizar simulaciones predictivas con datos archivados y obtenidos en tiempo real del SEP permitiendo respaldar la confiabilidad operativa del sistema eléctrico y gestionar de manera segura y eficiente la operación de los sistemas de energía.

The objective of this research work was the implementation of a real-time monitoring and control system to perform predictive analysis in an electrical power system (SEP) with distributed generation (DG), using simulation equipment for electrical power systems (Lucas Nülle) and real-time simulation, monitoring and control software (ETAP-RT) in the renewable energy laboratory of the UTEC university. To develop it, a real DG system (laboratory scale) was implemented, which integrated NCRE source modules (solar, wind, hydraulic) and consumption loads in a simulated medium voltage distribution network. Likewise, a mathematical model was performed in the ETAP-RT software, in which nominal and estimated parameters were modeled and configured based on the laboratory equipment, design criteria for medium voltage electrical networks and the regulatory regulations for the development of DG systems in Peru (DS N° 292-2018-MEM/DM). Finally, by integrating the field equipment into the ETAP-RT mathematical model, through communication protocols such as Modbus and the OPC server, the software was used to monitor and control the power system in real time. Moreover, it was performed predictive simulations with archived data obtained in real time from the SEP, allowing to support the operational reliability of the electrical system and safely and efficiently manage the operation of energy systems.