Gestió de les xarxes de distribució amb electrònica de potencia com un element IoT.

Actualment, el Internet de les coses (IoT) té aplicacions omnipresents per tant, serà un nou actiu  que serà integrat en les xarxes de telecomunicacions per l’explotació de la distribució d’energia elèctrica. Llavors,  el IoT adquireix un important paper donat què ofereix molts avantatges en la mesura i control dels paràmetres de la quantitat d’elements físics que aniran conformant  les xarxes elèctriques, entre ells, els equips d’electrònica de potencia com un actiu clau pels distribuïdors.

Per tal de millorar la gestió de la xarxa elèctrica, sense dubte, cal l’adopció d’aquest nous actius basats en l’electrònica de potència però que comptin  amb el suport de la connectivitat per fer possible l’intercanvi de dades sota el concepte IoT i així,  fer possible desplegar diversos equips i sensors IoT que estaran estratègicament instal·lats en la infraestructura del distribuïdor.

Basant-se en el intercanvi de la informació de tots els sensors,  que  inclouen els elements de maniobra, gràcies a la IoT,  es poden prendre les accions adequades gràcies a la informació dels sensors IoT, que s’envia als servidors centrals dels distribuïdors per fer un seguiment del rendiment de tots els actius connectat a la xarxa de distribució incloent els equips d’electrònica de potència.

També hi ha altres usos del IoT que són possible gràcies a la connexió dels equips de electrònica de potència, aquests inclouen la supervisió de paràmetres crítics com són la temperatura, el corrent, el voltatge i la freqüència en diferents trams clau de la xarxa elèctrica.

El actius basats en l’electrònica de potència, acabaran essent una part important de les xarxes elèctriques de distribució en base a que tenen funcions importants que passen pel control, la supervisió i la protecció que permet realitzar diverses tasques de suport en els sistemes elèctrics.

La xarxa elèctrica mitjançant la configuració dels interruptors, faran possible una millor explotació i donaran solució als reptes que estan començant a sorgir pel previst creixement de la mobilitat elèctrica i les fonts de generació distribuïda connectades a la xarxa de distribució de manera que els equips d’electrònica de potencia esdevenen de gran importància per a la modernització de la xarxa. En general, les xarxes modernes de distribució elèctrica no podran ser explotades sense l’electrònica de potència. És evident que aquests actius, son cabdals per fer possible una modernització de les xarxes elèctriques per fer front a la transició energètica.

Actualment, hi ha disponibles diverses eines avançades que poden millorar el rendiment dels equips d'electrònica de potència connectats a les xarxes. Per exemple, un d’ells, és l'IoT ja què, pot ajudar a una millor explotació per les necessitats de la connectivitat que cal. De la mateixa manera, les iniciatives basades en intel·ligència artificial (IA) i aprenentatge automàtic (ML) s’estan començant a aplicar en els sistemes que inclouen equips d’electrònica de potència. Aquestes avançades tecnologies,  preparen els camins per una nova evolució dels equips d’electrònica de potencia de manera què, s’espera que el IoT sigui una de les principals tecnologies de connectivitat per aquest actius.

Llavors, com  el IoT és una tecnologia sense fils dissenyada per a comunicacions massives, cal aplicar els principis de les xarxes sense fils i per això, té els seus propis estàndards que permeten el  desplegament en una amplia àrea amb petites inversions. Les cel·les de transmissió/recepció IoT  es poden desplegar a les mateixes xarxes de comunicació cel·lulars existents ja que són comparativament més barates. Per tant, el seu desplegament  és molt més senzill.

L’electrònica de potència connectada a la xarxa elèctrica, requereix de capacitat per la detecció, la mesura, el control, la supervisió i la protecció dels diferents actius i  components de la xarxa.

El IoT, és una tecnologia versàtil i es pot aplicar en diverses situacions dels sistemes de distribució elèctrica. Pel que fa a l’electrònica de potència, el IoT permet el control del rendiment dels seus components  i fer així operacions sostenibles, sense incidents.

En totes les xarxes elèctriques, hi ha diversos paràmetres crítics que cal d’una supervisió continuada de fet, els propis equips d’electrònica de potencia, en són un.

Per obtenir una millor qualitat de servei elèctric, el  IoT comunicant amb diferents  actius   permet, per exemple, l'excitació de camp dels alternadors de les centrals hidroelèctriques les quals, la proporcionen els rectificadors que prenen una fracció de la CA generada de la sortida de l'alternador. El corrent de camp s’ha de controlar amb precisió. Mitjançant el  IoT, es poden controlar fluctuacions amb més precisió i també, el corrent, i els canvis de la tensió.

Molts sistemes de control , com ara el sistema de control de supervisió i acusació de dades (SCADA), necessitaran molt suport del IoT. També, els equips d'electrònica de potencia,  es poden controlar mitjançant un SCADA basat en telecomunicacions IoT. 

La seguretat i la protecció són essencials per a la sostenibilitat a llarg termini dels sistemes de la xarxa de distribució elèctrica per això,  s’adopten diverses formes de seguretat i protecció per protegir tots els seus components incloent els importants equips d’electrònica de potència. Mitjançant l’ús basats en el IoT, es pot millorar significativament la protecció i la seguretat. Per exemple,  les altes temperatures la vida útil i la precisió dels components d’electrònica de potència. No obstant això, el IoT permet fer un seguiment  per limitar aquests paràmetres dins d’un rang de seguretat.

Gràcies a la programabilitat i la implementació de la IA i el ML, els equips d’electrònica de potencia han de ser  programables i reconfigurables en els escenaris que canvien dinàmicament, com són les xarxes elèctriques. Per això, el  IoT proporciona configuracions lògiques adequades per a la programabilitat dels equips d’electrònica de potència. La IA i el ML són bones tecnologies que permeten operacions intel·ligents però, necessiten de xarxes de telecomunicacions intel·ligents i avançades per a l’efectiva implementació.

Per tant i per acabar, el IoT proporciona aquests intel·ligents arranjaments a través dels seus sensors i actuadors que no són possibles sota una visió tradicional. En general, l’electrònica de potència comunicada i assistida per el IoT, serà molt més eficient a les xarxes elèctriques modernes amb equips d’electrònica de potència.

Ramon Gallart