Versión PDF
Introducción
En el INEEL, la Dirección de Tecnologías Habilitadoras cuenta con diversas líneas de desarrollo tecnológico para atender las necesidades del Sector Energético en México en materia de sistemas digitales, entre ellas:
- Sistemas en tiempo real para la red eléctrica inteligente.
- Automatización de procesos operativos y de negocios.
- Inteligencia artificial para el sector energía.
- Sistemas electrónicos.
- Sistemas de control.
- Simuladores de operación de procesos.
Durante varias décadas se han cultivado las disciplinas para el manejo de datos de manera eficiente, desde su generación en los procesos, equipos y sistemas industriales, hasta su uso para la toma de decisiones estratégicas, pasando por todos los niveles operativos y funcionales de las empresas.
Software en todos los niveles
Prácticamente todos los productos desarrollados en esta dirección incluyen software. Ejemplo de ello son:
- Equipos de medición con software embebido.
- Sistemas de comunicaciones con software de bajo nivel.
- Sistemas de adquisición de datos y control con software en tiempo real.
- Sistemas de gestión operativa con software especializado de misión crítica.
- Sistemas de inteligencia empresarial con software de alto nivel.
- Plataformas corporativas que integran de manera inteligente la información de múltiples fuentes para lograr un entendimiento centralizado de los procesos operativos y de negocio como soporte a la toma de decisiones para el cumplimiento de sus objetivos estratégicos.
Figura 1. Arquitectura de sistemas en tiempo real.
Software y hardware especializado
De manera especial, se encuentra la tecnología que permite integrar simuladores para entrenamiento de personal responsable del análisis y operación de procesos industriales; por ejemplo, para generación, transmisión y distribución de energía eléctrica. Estas herramientas combinan software y hardware para mejorar el aprendizaje durante la capacitación y permiten recopilar, retener, sistematizar, transferir y aplicar el conocimiento de personal experto.
El hardware que se requiere para desarrollar un simulador de alta fidelidad es de alta especialidad. Sus componentes incluyen los gabinetes que replican los tableros de los centros de control, equipos y sistemas de adquisición de datos en tiempo real, y los servidores de procesamiento que deben ejecutar el software con múltiples tareas de manera paralela, sincronizada y coordinada para lograr los resultados esperados, de una manera muy estricta en los tiempos establecidos, ya que se deben recrear los fenómenos físicos mediante modelos matemáticos muy precisos.
Innovación tecnológica para la transición energética acelerada
La transición energética es una estrategia que adopta una serie de medidas, programas y acciones para lograr los objetivos planeados que permitan modificar los sistemas energéticos actuales —basados en fuentes fósiles principalmente— por nuevos mecanismos más sustentables y compatibles con el medio ambiente.
La necesidad de obtener resultados que minimicen el impacto adverso de los sistemas energéticos implica acelerar la acciones y modificaciones a los sistemas actuales mediante innovación y desarrollo tecnológico que fomente, facilite y maximice los impactos positivos, al tiempo que la tecnología nacional disminuya la dependencia exterior y contribuya a la soberanía energética del país.
La digitalización es una de las grandes tendencias que apoya la transición energética. Incluye la integración de redes de comunicaciones, medidores inteligentes, sistemas de información, redes eléctricas inteligentes, análisis y gestión de grandes volúmenes de datos (Big Data), tecnología de cadenas de bloques (blockchain), funciones avanzadas, ciberseguridad y nuevos modelos de negocio para los usuarios finales, entre otros aspectos.
Experiencia en el INEEL
Diversos desarrollos tecnológicos se pueden enunciar como parte de las aportaciones del Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias (INEEL) en este tema, entre las más recientes que tienen un futuro relevante, se encuentran:
- Unidad Central Maestra (UCM) para monitoreo y control de las Redes Generales de Distribución (RGD).
- Simulador de Centros de Control de Distribución, el cual permite el entrenamiento y certificación del personal responsable de la operación de las RGD.
- Sistema de Información Energética, que establece el repositorio oficial de la información energética en México.
- Sistema de submedición de energía eléctrica para medición de parámetros eléctricos en instalaciones industriales.
- Medidor de calidad de la potencia. Realiza las mediciones en la frontera entre las RGD y las instalaciones industriales para verificar el cumplimiento del código de red, entre otras funciones.
- Simuladores para el entrenamiento de operadores; una herramienta para entrenamiento del personal encargado de la operación de unidades de generación de energía eléctrica.
- Sistema para la detección de intervención en estructuras de líneas de alta tensión. Equipos y sistemas para identificar y alertar en tiempo real, sobre la posible intervención no autorizada a las torres que soportan las líneas de transmisión.
- Plataforma Andrómeda para la gestión inteligente de información. Realiza integración eficiente de información de diversas fuentes para sistematizar los estudios relacionados con el sistema eléctrico nacional.
- Centro de monitoreo y diagnóstico de centrales de generación de energía eléctrica. Sistema de información para recopilación de datos adquiridos en tiempo real y ejecución de algoritmos de análisis.
- Inteligencia Artificial Generativa aplicada a procesos energéticos. Modelos inteligentes de aprendizaje de máquina para automatizar funciones pre-entrenadas relacionadas con el análisis de la información.
Figura 2. Unidad Central Maestra (UCM-CFE) operando en un Centro de Control de Distribución de la CFE.
Desarrollo futuro
El INEEL seguirá desarrollando soluciones tecnológicas para la digitalización de los sistemas energéticos mediante la incorporación de innovaciones que permitan facilitar la transición energética acelerada. Entre los temas relevantes se encuentran:
- Sistema para Gestión de la Distribución, el cual integra funciones de análisis y de ingeniería eléctrica para análisis de las Redes Generales de Distribución (RGD).
- Inteligencia Artificial aplicada que permite la mejora de la confiabilidad operativa de las RGD.
- Aplicaciones de Inteligencia Artificial para optimizar procesos analíticos. Aplicación sistematizada de funciones para identificar patrones, extracción de conocimiento y emisión de recomendaciones.
- Simuladores para entrenamiento de operadores de unidades y parques de generación de energía eléctrica a partir de fuentes limpias y renovables (solar, eólica, geotermia, hidráulica, etc.).
- Sistemas de misión crítica para el monitoreo y control de equipos, procesos, unidades, centrales, subestaciones, líneas y redes eléctricas.
Conclusiones
- La digitalización es un proceso de apoyo a la transición energética, permite proveer de datos a todos los actores para la adecuada toma de decisiones.
- La cantidad de datos que se generan en los procesos energéticos, medio ambiente y sociedad está creciendo de manera acelerada.
- Actualmente se cuenta con muchos datos históricos, los cuales no son sencillos de procesar de manera integral con los métodos tradicionales, aunado a la información que se está generando en tiempo real.
- Por la forma en que fueron desarrolladas e integradas, las fuentes de datos son muchas y variadas. Para mejorar su utilidad, se requiere modelado descriptivo que genere metadatos para su correcta interpretación semántica.
- Para mejorar el uso de la información, se requiere nuevo modelado, analíticos avanzados y aplicaciones de visualización efectiva.
- Las nuevas tecnologías en el procesamiento de la información permitirán enfocar esfuerzos en el corto, mediano y largo plazos.
El INEEL se encuentra trabajando en todos estos temas mediante las líneas de desarrollo tecnológico para proveer de soluciones cada vez más eficientes y mejoradas, en pro del futuro energético y sostenible del país.
Autor:
Ing. Alfredo Espinosa Reza, aer@ineel.mx
Director de Tecnologías Habilitadoras