No puedes predecir el futuro de la integración de Smart Grid, pero puedes administrarlo

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Cada día, operar la red de manera eficiente se vuelve más complicado, y los trabajos de los ingenieros y operadores de sistemas de distribución (DSO), más difíciles. Hoy en día, hay una explosión de recursos energéticos distribuidos (DER), como energía eólica, solar y almacenamiento que se agregan a la red diariamente. Si bien Neils Bohr dijo famoso: «La predicción es muy difícil, especialmente si se trata del futuro», lo que está claro es la necesidad de tecnologías escalables para administrar una red cada vez más compleja de dispositivos, datos y sistemas de sistemas de aquí en adelante.

En las conversaciones con los arquitectos de sistemas de utilidad, las discusiones abordan repetidamente qué tan compleja se está volviendo la cuadrícula. Un tema común es más sensores, más dispositivos, más DER, más sistemas para administrar todos los nuevos equipos de automatización. Un escenario típico es el siguiente:

  1. Un DSO está a punto de comprar un nuevo Sistema de gestión de interrupciones (OMS)
  2. El DSO ha limitado la automatización de distribución (DA) hoy
  3. El DSO está utilizando su Sistema de Administración de Energía (EMS) para administrar su DA limitado
  4. El DSO planea comprar un sistema de distribución SCADA (D-SCADA) pero no está seguro sobre el costo de un sistema D-SCADA y la complejidad de tener dos pantallas / interfaces diferentes para sus operadores de la sala de control (una para D-SCADA y otra para su OMS)
  5. El DSO querrá integrar un Sistema Avanzado de Gestión de Distribución (ADMS) en el futuro
  6. El DSO también sabe que necesitará un Sistema de Administración de Energía Distribuida (DERMS) en un futuro no muy lejano
  7. El DSO está interesado en integrar la nueva detección de fallas tipo IOT así como los sensores de voltaje y corriente que no necesariamente deben estar conectados con el sistema SCADA de la compañía.
  8. El DSO desea una arquitectura abierta para que puedan mezclar y combinar las mejores aplicaciones y sistemas.
  9. El DSO sabe que habrá un número creciente de nuevas aplicaciones en tiempo real de los proveedores de soluciones nuevos y existentes. Los líderes de la compañía quieren asegurarse de que puedan integrar fácilmente estas aplicaciones que ni siquiera existen en la actualidad.

Como puede ver en este escenario, los DSO se enfrentan a una gran incertidumbre (y oportunidad) al administrar la complejidad y a un sistema de sistemas que está cambiando mucho más rápidamente que cualquier cosa que las empresas de servicios públicos hayan visto en los últimos 100 años de operaciones.

El desafío de admitir equipos heredados simultáneamente con DER de vanguardia mientras se monitorean aplicaciones dispares tanto en el sistema OT como en los sistemas de TI ha creado dolores de cabeza en toda la industria. Los operadores de servicios públicos tienen la vista de la red que desean y los datos que vienen con ella, pero sus sistemas no están diseñados para manejar este tipo de flujo de datos desde el sistema actual de integraciones de sistemas. Los sistemas SCADA se utilizan a veces para integrar este sistema complicado de sistemas. Diseñados principalmente para controlar dispositivos y adquirir conjuntos de datos simples, los sistemas SCADA no están optimizados para administrar flujos de datos complejos y no son compatibles con la integración de plug-and-play de las nuevas aplicaciones de grid.

Para superar estos desafíos, las empresas de servicios públicos utilizan el patrón arquitectónico del Bus de tecnología operativa (OTMB) dentro de sus arquitecturas híbridas OT / IT. Este patrón proporciona una organización general para conectar todos los componentes en un sistema de sistemas. Las arquitecturas OTMB están basadas en middleware centrado en el OT. Los sistemas OTMB proporcionan comunicación bidireccional entre SCADA, ADMS, OMS, DERM y otros sistemas, activos y dispositivos de OT que utilizan diversos protocolos (ICCP, DNP3, MODBUS, OPC, REST, etc.), aplicaciones de análisis de TI y OT, SQL y Bases de datos de historiadores.

El middleware OT resuelve el problema de integración del establecimiento de la comunicación y el control bidireccionales entre múltiples DER y sistemas utilizando una variedad de protocolos. Esta única capa arquitectónica permite a los ingenieros de servicios públicos unificar y administrar los activos y datos distribuidos, independientemente de su relación con el sistema o el lenguaje del protocolo. En lugar de crear una solución punto a punto (ya sea en la empresa o por medio de un equipo de consultores) cada vez que un nuevo sistema debe integrarse en la arquitectura OT, la arquitectura OTMB proporciona un marco coherente y eficiente para la integración de todos los dispositivos y protocolos.

Las arquitecturas de OTMB no son solo la plomería de datos requerida para administrar los flujos de datos entre sistemas dispares. Los OTMB se pueden ampliar para ejecutar tareas y flujos de trabajo. Por ejemplo, pueden ayudar a administrar el desafío que enfrentan los DSO en los espacios de nombres coincidentes (también conocidos como Gestión de medidas) en sistemas como SCADA y OMS. Los metadatos del espacio de nombres requieren un mantenimiento oportuno cada vez que se agregan nuevos dispositivos a la red o se cambia la ubicación de un dispositivo, lo que a menudo consume la mayor parte del tiempo de un técnico operativo. Este tiempo se dedicaría mejor a optimizar el funcionamiento del sistema de sistemas en lugar de mover tediosamente los archivos de configuración de una máquina a otra. Un patrón de software OTMB bien implementado administrará automáticamente la integración de espacios de nombres y metadatos de medición en diferentes sistemas y dispositivos,

Gestionando el futuro con un OTMB

El escenario anterior explica cómo un futuro de OTMB supera esta evolución del sistema.

Fase 1 – Integración OMS / EMS

El OTMB crea un puente entre un EMS existente y un nuevo OMS. Este paso inicial garantiza un rápido tiempo de integración entre el OMS y el EMS. El uso de las funciones de administración de medidas de OTMB garantiza que los espacios de nombres de EMS y OMS se actualicen automáticamente a medida que se agregan nuevos dispositivos a su cuadrícula cada vez más automatizada. Tal vez como parte de esta primera fase, le gustaría agregar un historiador operativo nuevo o existente (base de datos de series de tiempo) a su sistema de sistemas. Puedes lograrlo fácilmente a través de un OTMB. Además, la OTMB puede ser diseñada para que se encuentre en la DMZ de ciberseguridad. Esto crea un puente de intercambio de datos de protocolo seguro bien definido entre la red crítica del sistema DA y su OMS, que se encuentra más cerca de la red de TI.

Figura 1. OTMB crea un puente entre EMS y OMS. 
El uso de las funciones de administración de medidas de OTMB garantiza que los espacios de nombres de EMS y OMS se actualicen automáticamente a medida que se agregan nuevos dispositivos

Fase 2 – Expandiendo la automatización de la distribución

Tradicionalmente, los arquitectos de DSO implementarían un sistema D-SCADA para administrar una flota de dispositivos DA, como los conmutadores automáticos. Este escenario funciona muy bien cuando emplea un OTMB como parte de su sistema de sistemas de arquitectura. El OTMB ofrece una interfaz estándar y una rápida integración. Algunos DSO han optado por tomar un camino diferente. Como se muestra en la Figura 2 , Evergy (anteriormente KCP & L) implementó una arquitectura OTMB y usa las capacidades SCADA-lite para controlar 3000 dispositivos de campo directamente desde su OMS sin usar un sistema D-SCADA tradicional.

Cabe señalar que muchos DSO están adoptando un enfoque híbrido (ver Figura 3 ) para administrar su flota de dispositivos DA. Están implementando sistemas D-SCADA existentes o reutilizando para administrar sus activos primarios de DA. También están pasando por alto su sistema D-SCADA para integrar algunos dispositivos tipo IOT, como sensores de corriente e indicadores de línea de falla. La expansión adicional en esta fase incluye cada vez más sistemas de análisis en tiempo real basados ​​en la nube con interfaces REST para administrar la funcionalidad DERMS, como la programación y la optimización del almacenamiento de red.

Figura 2. Arquitectura OTMB empleada para integrar la funcionalidad SCADA en un NMS que la transforma en un ADMS

Fase 3 – El futuro

Como se mencionó anteriormente, el futuro es difícil de predecir, pero hay dos tendencias claras:

  1. Los recursos energéticos distribuidos, los sensores IOT y el aumento de la automatización de la distribución continuarán creciendo a un ritmo exponencial.
  2. Las nuevas empresas inteligentes con fundadores que aún se encuentran en la escuela secundaria desarrollarán nuevos dispositivos y aplicaciones OT que serán imprescindibles para los DSO que gestionen una red mucho más automatizada en los próximos 20 años.

La implementación de una OTMB permite a los DSO adoptar un enfoque evolutivo organizado para adoptar las mejores tecnologías en los próximos años. También permite que los DSO tomen decisiones inteligentes sobre soluciones sin estar encerrados en un solo proveedor. Aunque el futuro es incierto, hay mucho que puede aprender de los arquitectos de software empresarial de hace 20 años. Cuando se enfrentan a la integración de una explosión de nuevos recursos humanos, contabilidad, MRP y otras soluciones empresariales, los arquitectos de TI han adoptado soluciones de middleware. Los DSO y los arquitectos de OT están comenzando a adoptar el mismo enfoque con las arquitecturas OTMB (middleware centrado en OT) para garantizar una plataforma de integración estable centrada en OT para administrar el futuro.

Figura 3. Un patrón arquitectónico OTMB permite la integración de todos los dispositivos y sistemas heredados, modernos y futuros

https://electricenergyonline.com/energy/magazine/1198/article/Guest-Editorial-You-Can-t-Predict-the-Future-of-Smart-Grid-Integration-but-You-Can-Manage-It.htm

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