Concepción e integración de arquitecturas y protocolos de comunicación dentro de sistemas de supervisión y control de microrredes inteligentes

Tesis por compendio
[ES] Las microrredes inteligentes se presentan como una solución para integrar las energías renovables así como para mejorar la eficiencia de la red por medio de la incorporación de las Tecnologías de Información y Comunicación (TIC). Sin embargo, la alta penetración de los recursos energéticos distribuidos (RED) en las microrredes, requiere una serie de cambios técnicos en los sistemas de comunicación caracterizados tradicionalmente por esquemas centralizados, donde un controlador central se comunica con todos los recursos energéticos distribuidos y toma decisiones, hacia esquemas descentralizados donde cada recurso energético distribuido tiene capacidad de comunicación y decisión de forma local. En este sentido, el objetivo global de las estrategias de comunicación descentralizadas es dotar al sistema energético de una mayor escalabilidad, fiabilidad, robustez, y flexibilidad que la que presentan los sistemas centralizados. Además, las microrredes con esquemas descentralizados presentan una gran oportunidad para el advenimiento del futuro Internet de la Energía o Internet of Energy (IoE), ya que cada recurso energético distribuido desplegado en la microrred es susceptible de conectarse a la nube y enviar y recibir datos desde hacia la red en tiempo real, en cualquier momento y lugar. Uno de los puntos críticos derivados de la incorporación de las TIC en las microrredes de gestión distribuida es garantizar la conectividad entre los recursos energéticos al tiempo que se satisfacen los requisitos técnicos de estos sistemas energéticos. Los distintos estándares y normas establecidas para el despliegue de microrredes destacan la necesidad de cumplir con algunos parámetros de calidad de servicio (Quality of Service, QoS) como ancho de banda, latencias, throughput (rendimiento), entre otros, ya que un ancho de banda bajo puede dar lugar a cuellos de botella, pérdida de paquetes de datos y distorsión. Por otra parte, si la comunicación no presenta una tasa positiva de pro
[CA] Les micro-xarxes intel·ligents es presenten com una solució per integrar energies renovables així com per millorar l'eficiència de la xarxa mitjançant la incorporació de les Tecnologies de la Informació i la Comunicació (TIC). No obstant, l'alta penetració del recursos energètics distribuïts (RED) en les micro-xarxes requereix d'una sèrie de canvis tècnics en els sistemes de comunicació caracteritzats tradicionalment per esquemes centralitzats, el quals un controlador central es comunica amb tots el recursos energètics distribuïts i pren decisions, cap a esquemes descentralitzats on cada recurs energètic distribuït té capacitats de comunicació i decisió localment. En aquest sentit, l'objectiu global de les estratègies de comunicació descentralitzades es dotar al sistema energètic de major escalabilitat, fiabilitat, robustesa i flexibilitat que els que presenten els sistemes centralitzats. A més, les micro-xarxes amb esquemes descentralitzats presenten una gran oportunitat per l'adveniment de la futura internet de la energia, ja que cada recurs energètic distribuït desplegat en la micro-xarxa es susceptible de connectar-se al núvol i enviar i rebre dades cap a la xarxa en temps real, en qualsevol lloc i moment. Un dels punts crítics derivats de la incorporació de les TIC en les micro-xarxes de gestió distribuïda es garantir la connectivitat entre el recursos energètics distribuïts al temps que es satisfacen els requeriments tècnics de aquests sistemes energètics. Els diferents estàndards i normes establides per al desplegament de micro-xarxes destaquen la necessitat de complir amb alguns paràmetres de qualitat de servici com amplada de banda, latències i rendiment, entre d'altres, ja que una amplada de banda baixa resulta colls d'ampolla, pèrdues de paquets i distorsió. D'una altra banda, si la comunicació no presenta una taxa positiva de mitjana de èxit o sofreix retards o supera el temps requerit, la informació no acompleix la seua comesa i en el pitjor dels c
[EN] Smart microgrids are presented as a solution to integrate renewable energies as well as to improve the efficiency of the network through the incorporation of Information and Communication Technologies (ICT). However, the high penetration of distributed energy resources (DER) in microgrids requires several technical improvements on communication systems that are traditionally characterized by centralized schemes, where a central controller communicates with all distributed energy resources and makes decisions, towards decentralized schemes where each distributed energy resource has communication and decision capacities locally. The main objective of decentralized communication strategies is provide to the energy system with better scalability, reliability, robustness, and flexibility that centralized systems do. Moreover, microgrids with decentralized schemes represent a great opportunity for the future Internet of Energy (IoE) due to each distributed energy resource could connect to the cloud and send and receive data in real time anywhere and anytime. One of the major issues about the ICT integration on microgrids is to guarantee the connectivity among DERs at the same time that technical requirements are met. Different microgrid standards give specifications for these requirements and highlight the need to accomplish with quality of service parameters like bandwidth, delays, throughput, among others. The communication infrastructure in the microgrid must satisfy these timing requirements, because a low bandwidth can lead to bottlenecks, loss of data packets and distortion. Besides, if the communication delay exceeds the required time, the information does not fulfill its purpose and, in the worst case, electric damage in the microgrid could happen. In this Ph.D. thesis the design, development and implementation of synchronous and asynchronous distributed communications infrastructures for the efficient microgrid monitoring and control are studied. In addition