Proyecto CBM usando herramientas PI en Subestaciones de CFE - México

1. Regional Seminar Series Quito, Ecuador Proyecto CBM usando herramientas PI en Subestaciones de CFE - México Raúl López Jefe de Información y Tecnología - Transmisión Comisión Federal de Electricidad, México Feb 2011

2. Agenda • Proyección “ SMART GRID “ • Visión Mundial de la Energía • Sistema Eléctrico de la CFE y Crecimiento • CFE Objetivos, metas e iniciativas • Estándares • Visión Futura y Estrategia de Implementación • Proyecto CBM en CFE • Conclusiones y Beneficios

3. ¿ Qué es SMART GRID ? Es la integración de una gran variedad de tecnologías, dispositivos y sistemas que proporcionan y utilizan información digital, comunicaciones y controles para optimizar la eficiencia, la entrega confiable, segura y la garantía del abastecimiento de la energía eléctrica

4. Proyectos de Smart Grid Un objetivo común de los proyectos es la reducción de la demanda máxima de potencia; administración de picos agudos como resultado del consumo ineficaz de la energía; la subutilización de las instalaciones del sistema eléctrico. Sin embargo, cada proyecto utiliza diferentes tecnologías redes inteligentes, dispositivos y sistemas.

5. Iniciativas de Smart Grid EL MODELO PROPONE LAS SIGUIENTE MÉTRICAS DE VALOR, EN LAS SIGUIENTES CATEGORÍAS: EFICIENCIA DEL SISTEMA • Pérdidas en el sistema eléctrico • Relación de la carga promedio – máxima • Duración de la congestión de carga en Líneas de transmisión > 90% ECONÓMICO • Precios máximos y promedio, por región • Costos de congestión en la transmisión • El costo de las interrupciones y calidad de las perturbaciones eléctricas • Costo total de energía suministrada ó transmitida

6. Iniciativas de Smart Grid CONFIABILIDAD • Duración de la interrupción y la frecuencia • Frecuencia de las interrupciones momentáneas • Fuente de métricas de calidad SEGURIDAD • Relación de la generación distribuida de la Generación total • Número de consumidores que participan en los mercados energéticos AMBIENTAL • Relación entre la generación de energía renovable para la generación total • Las emisiones por MWh entregado SEGURIDAD • Las lesiones y las muertes de los trabajadores y público

7. Descripción de Smart Grid Descripciones de la visión de una Smart Grid incluye y compila muchas de las tecnologías que la red inteligente va a usar…

8. Visión Mundial de la Energía

9. Inversión en el Sistema de Potencia

10. NOR BC NTE NES OCC PEN OTE CEN STE CFE Proyección del Sistema de Transmisión

11. CFE Crecimiento de los Activos de Transmisión

12. Escenario Eléctrico

13. Sistemas Eléctricos de Hoy

14. El Dilema de la Integración DMS CIS EMS/SCADA OMS Too Complex GIS WOM VSA Maint RTU RTU RTU RTU RTU RTU RTU RTU Meter RTU Recloser Breaker Transformer Diff. Relay O.C. Relay SOE Meter RTU Recloser Breaker Transformer Diff. Relay O.C. Relay SOE Meter RTU Recloser Breaker Transformer Diff. Relay O.C. Relay SOE Meter RTU Recloser Breaker Transformer Diff. Relay O.C. Relay SOE Meter RTU Recloser Breaker Transformer Diff. Relay O.C. Relay SOE Meter RTU Recloser Breaker Transformer Diff. Relay O.C. Relay SOE Meter RTU Recloser Breaker Transformer Diff. Relay O.C. Relay SOE Meter RTU Recloser Breaker Transformer Diff. Relay O.C. Relay SOE

15. Objetivos • Crear una base de infraestructura de la empresa mediante un amplio conjunto de normas en un modelo de integración impulsado por la iniciativa de SMART GRID. • Establecer una arquitectura orientada a servicios que pueden ser utilizados para recolectar, integrar, relacionar, analizar y visualizar datos de fuentes diferentes de datos en la subestación • Desarrollar técnicas para extraer los datos calculados o parámetros para la evaluación de los parámetros de rendimiento

16. Metas • Rendimiento de los activos al máximo con el menor coste del ciclo de vida. • Reducir el mantenimiento correspondiente y O & M de gastos. • Despacho hábiles para problemas técnicos específicos. • Manejo de respuestas a problemas para minimizar los costes. • Maximiza la utilización de los equipos y la fiabilidad. • Reemplazo de la estrategia de optimización de activos.

17. Visión del Modelo General

18. Proyecto de Iniciativas • . • Instalación de equipos y sistema de Mantenimiento Basado en Condiciones de Operación (CBM), INTEGRACIÓN de Aplicaciones. • Equipo de aplicaciones centradas en CBM para analizar el funcionamiento actual de los equipos individuales en función de los parámetros del equipo y los datos del sensor, para la toma de decisiones sobre la salud de los equipos actuales. • Sistema de aplicaciones centradas en CBM para analizar la información actual e histórica, IMPLICA INFORMACIÓN de familias de equipo para comparar el rendimiento real de los equipos con los objetivos corporativos. • Los datos relativos a los equipos y las aplicaciones CBM HABILITAN el acceso a través de una única y unificada CBM Aplicación del tipo Server / Portal.

19. CFE Enfoque - Proyección Pensar a nivel de empresa integrando al mismo tiempo a nivel de la subestación Observar al sistema desde una vista de alto nivel para permitir una mayor confiabilidad y menor costo No se requiere emprender un proyecto de gran envergadura que requiera de muchos años para completarse Necesidad de una estrategia de integración a largo plazo en toda la empresa para que un proyecto pequeño no se convierta en otra isla de automatización Para un plan a largo plazo, la arquitectura tiene que abordar el problema de la integración en un enfoque por etapas

20. Estándares IEC 61970/61968Energy Management Systems and Distribution Management Systems IEC 61850 for Field Automation Real Time Distributed Energy Resources (DER) and Transmission IEEE C37.118 / IEC 61850 for PMU’s

21. Estándares Relevantes

22. Clases de Datos (Data Types)

23. IEC 61850 SCL

24. IEC 61970 Modelo General de Información

25. CIM Modelo General de Información

26. Fuente de Información del Sistema de Potencia

27. Activos

29. CFE Requerimientos de Tecnología y Telecomunicaciones

31. Visión Futura Y Estrategia de Implementación Proyecto CBM en CFE

32. Backup Control Center Puebla NATIONAL CENTER CONTROL Primary Control Center México DF WAMS Applications (1) Applications (2) All Control Centers using PI HA HA EMS PI PI PI PI EMS HA-High Availability Multiple Broadcasting ICCP ICCP H I G H S P E E D B U S HA HA HA HA EMS EMS EMS EMS PI PI PI . . . . . . . . PI PI PI PI PI AREAS SCADA SCADA SCADA SCADA (8) . . . . . . . . . . . ICCP ICCP ICCP ICCP SUBSAREAS SUB AREA SUB AREA SUB AREA SUB AREA HA HA HA HA H I G H S P E E D B U S SCADA PI SCADA PI SCADA PI SCADA PI . . . . . . . . . PI PI PI PI (29) TRANSMISSION Substation Data Server PMU s SUBSTAT ION SUBSTAT ION PMU s Substation Data Server SUBSTAT ION PMU s SUBSTAT ION PMU s POWER PLANTs POWER PLANTs POWER PLANTs POWER PLANTs . . . . . . . . . . . . . . . . Substation Network Substation Network Substation Data Server Substation Data Server IED IED IED IED . . . . . . . . . . . . . . . . .

36. Modelo base CBM

37. LAN - Subestación Datos del mantenimiento relacionados con interruptores y transformadores en las subestaciones se pondrá en el servidor de datos de la Subestación Si los datos están disponibles a través del protocolo UCA ó por IEC61850 entonces será cargado a través del producto SISCO AX-S4 MMS • Si los datos están disponibles a través de otro protocolo de entonces será cargado a través de una interfaz estándar de OSIsoft

38. Servidor de Datos de la Subestación Puede ser en cada subestación Proporciona alta disponibilidad de almacenamiento y acceso a los datos de la subestación Es utilizado como un sistema de gestión de datos de la subestación Organiza y proporciona acceso a los datos de la subestación a través de los modelos CIM - IEC61970 e IEC6185

39. Servidor CBM Proporciona una plataforma de integración y desarrollo de aplicaciones Organiza y facilita el acceso a los datos empresariales a través de CIM- IEC 61970 CIM, SAP y modelos IEC 61850 También sirve como Modelo de Negocio para el modelado del EMS del sistema de potencia y los datos de SAP de gestión de activos

40. De la Red del Sistema de Potencia al UML - CIM

41. Armonía entre IEC 61850 y CIM

42. Del CIM al PI AF

43. IEC 61850 en AF y en AF XML

44. Conclusiones y Beneficios

45. Ejemplos de Aplicaciones CBM • Bitácora de interrupción del circuito • Alarmas del transformador • Carga del Transformador (tiempo en 100-105%, 105-115% y> 115% del nominal MVA) • Transformador de corriente de línea de transmisión (conteos, máximo y mínimo) • Transformador • Ordenes de Trabajo Completas • Sobrecargas del transformador (conteos / duraciones desde la última revisión) • Tensión del Bus: desempeño más que rendimiento • Operaciones del cambiador de taps en el Transformador • Órdenes de trabajo activas • Circuito de Mantenimiento por la demanda repetitiva • Mantenimiento en el transformador por la demanda repetitiva • Sobrecargas del circuito (conteo / duración)

46. Beneficios del modelo Abrir el medio ambiente para el desarrollo de aplicaciones Fácil de desarrollar aplicaciones personalizadas Herramientas estándar de desarrollo Operaciones, activos, y mantenimiento Integrar los datos de operación y mantenimiento Integrar las operaciones y los modelos de activo Establecer una empresa bajo el modelo estándar UML – CIM Aplicación basada en modelos y sistemas de integración Fácil para una futura expansión y la integración de la empresa