Paper presentado en el https://www.cired2023.org/CIRED 2023 

Introducción

Uno de los principales desafíos a los que se enfrentan los operadores de sistemas de distribución (DSO) en la actualidad es el aumento en las sesiones de carga de vehículos eléctricos (VE), lo cual afectará la calidad y cantidad de la energía suministrada. El aumento del nivel de carga de la red afecta al rendimiento de la fiabilidad del sistema (debido a interrupciones, variaciones de voltaje, entre otros). Por otro lado, los conflictos existentes en el panorama internacional están llevando a los principales expertos europeos a debatir la transformación de las relaciones energéticas internacionales. Los recursos energéticos distribuidos (DER) son clave para lograr la independencia energética y obtener beneficios potenciales al utilizar capacidades de potencia reactiva.

Suministro eléctrico seguro y de calidad

En este escenario en continuo cambio, los DSO tienen un papel fundamental en proporcionar un suministro eléctrico seguro y de alta calidad. Por lo tanto, en primer lugar, se vuelve esencial monitorizar las condiciones operativas en tiempo real de las redes de Baja Tensión (BT) para poder operar con mayor eficiencia estas redes. Las soluciones de monitorización se han ido implementado en las redes de BT en esta última década, obteniendo multitud de datos que refuerzan la necesidad de implementar soluciones de automatización en estas redes.

Toma de decisiones e interacción con la red

El siguiente paso es considerar la posibilidad de tomar decisiones e interactuar con la red basándose en toda la información obtenida (en términos de flujos de potencia, desbalances de fase, niveles de voltaje y otros indicadores de calidad de energía) a través de soluciones de automatización en redes de BT.

Automatización de la acometida de BT

Incluye un interruptor desconectador de la acometida en el panel de BT, que brinda la posibilidad de aislar el transformador de Media/Baja Tensión, siendo útil en caso de una red BT  mallada.

Automatización de la línea de BT

Reemplaza los interruptores típicos de BT por un conjunto que consta de un interruptor automático controlado electrónicamente y un fusible de respaldo en serie (por fase y línea). Se utiliza para implementar estrategias de control (utilizando capacidades de conmutación), así como para mantener capacidades de protección (donde la selectividad es un desafío clave). Además, se puede utilizar en caso de fallas intermitentes en la red de BT como re-cierre.

Automatización de Caja de Conexión de Baja Tensión

Reemplaza las cajas de conexión típicas de baja tensión (en viviendas, subterráneas, aéreas, etc.) por un interruptor controlado de forma remota y automatizado para habilitar funciones avanzadas (como control remoto, automatización, protección y observabilidad) y crear una red de baja tensión más resiliente. Es un elemento instalado fuera de la subestación secundaria que funciona en coordinación con los sistemas que operan en ella, a través de una tecnología de comunicación de Línea de Potencia de Banda Ancha de Baja Tensión (LV BPL).

Dispositivo central

Todas las soluciones de monitoreo y automatización se coordinan a través de una RTU de Baja Tensión, donde los datos obtenidos se explotan y operan mediante un sistema SCADA, utilizando protocolos en tiempo real estándar (por ejemplo, IEC 60870-5-104, DNP3, entre otros).

Desde la perspectiva de la ciberseguridad, la adopción de soluciones de automatización en redes de baja tensión incurre en posibles vulnerabilidades críticas (inyección disruptiva de datos falsos, desconexión remota del suministro, entre otros). La necesidad de sistemas seguros de protección y control de automatización en redes de baja tensión está siendo impulsada en muchos mercados por regulaciones que garantizan la seguridad del suministro. La norma IEC 62443-4, denominada “Seguridad para sistemas de automatización y control industrial”, se utilizará como referencia para definir los requisitos de ciberseguridad.

Conclusión

Las redes de Baja Tensión tienen una topología compleja, difícil de modelar con precisión  y que dificulta la formación autónoma de mallas. Una combinación de dispositivos de monitorización y automatización estratégicamente ubicados, contadores inteligentes y algoritmos podrían ayudar a aumentar la observabilidad de las redes de BT y posibilitar la creación de una red de baja tensión autoorganizada.  La formación de mallas en la red de baja tensión es crucial para crear una red de baja tensión altamente resiliente. Además, el funcionamiento de los interruptores proporcionaría flexibilidad operativa, ayudando a mantener la calidad del suministro con una inversión mínima en la red.