Desarrollando una Arquitectura de Control Híbrido Autosimilar Basada en una Metodología Basada en SGAM para Microredes Distribuidas
Autores: Gupta, Pragya Kirti; Duchon, Markus
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Desarrollando una Arquitectura de Control Híbrido Autosimilar Basada en una Metodología Basada en SGAM para Microredes Distribuidas
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Sistemas ciberfísicos
Microredes inteligentes
Arquitectura de sistemas
Diseño de software
Protocolos de comunicación
Comercio de energía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Los Sistemas Ciberfísicos (CPS) son sistemas complejos que controlan y coordinan infraestructuras físicas, que pueden estar geográficamente separadas, mediante el uso de Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC). Una de estas aplicaciones de los CPS son las microrredes inteligentes. Las microrredes comprenden tanto infraestructuras que consumen energía como aquellas que la producen y son capaces de operar en modos conectados y desconectados a la red. Debido a la presencia de dispositivos inteligentes heterogéneos que se comunican a través de múltiples protocolos de comunicación en un entorno distribuido, se requiere una arquitectura de sistema. El objetivo de este documento es abordar la arquitectura de la microrred desde la perspectiva del diseño de software y sistemas. La arquitectura debe ser flexible para soportar varios protocolos de comunicación y ser capaz de integrar diversas tecnologías de hardware. También debe ser modular y escalable para soportar diversas funcionalidades como operaciones en modo isla, operaciones energéticamente eficientes, comercio de energía, mantenimiento predictivo, etc. Estos requisitos son la base para diseñar la arquitectura de software para las microrredes inteligentes que deben ser capaces de gestionar no solo sistemas eléctricos, sino todos los sistemas relacionados con la energía. En este trabajo, proponemos una arquitectura de control híbrida y distribuida adecuada para entornos de microrred, donde las entidades están geográficamente distantes y necesitan operar de manera cohesiva. La arquitectura de sistema propuesta soporta diversas filosofías de diseño, como el diseño basado en componentes, la composición jerárquica de componentes, el diseño peer-to-peer, la toma de decisiones distribuida y el control, así como la conectividad plug-and-play durante el tiempo de ejecución. Una capacidad única de la arquitectura de sistema propuesta es la autosimilitud de los componentes para las microrredes distribuidas. El beneficio del enfoque es que soporta estas filosofías de diseño en todos los niveles de la jerarquía, en contraste con arquitecturas centralizadas típicas donde las decisiones se toman solo a nivel global. La arquitectura propuesta se aplica a un sistema real de 13 edificios residenciales en una red de distribución de baja tensión. También se discuten en este trabajo los detalles de implementación y despliegue requeridos para monitorear y controlar 13 edificios residenciales.
Descripción
Los Sistemas Ciberfísicos (CPS) son sistemas complejos que controlan y coordinan infraestructuras físicas, que pueden estar geográficamente separadas, mediante el uso de Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC). Una de estas aplicaciones de los CPS son las microrredes inteligentes. Las microrredes comprenden tanto infraestructuras que consumen energía como aquellas que la producen y son capaces de operar en modos conectados y desconectados a la red. Debido a la presencia de dispositivos inteligentes heterogéneos que se comunican a través de múltiples protocolos de comunicación en un entorno distribuido, se requiere una arquitectura de sistema. El objetivo de este documento es abordar la arquitectura de la microrred desde la perspectiva del diseño de software y sistemas. La arquitectura debe ser flexible para soportar varios protocolos de comunicación y ser capaz de integrar diversas tecnologías de hardware. También debe ser modular y escalable para soportar diversas funcionalidades como operaciones en modo isla, operaciones energéticamente eficientes, comercio de energía, mantenimiento predictivo, etc. Estos requisitos son la base para diseñar la arquitectura de software para las microrredes inteligentes que deben ser capaces de gestionar no solo sistemas eléctricos, sino todos los sistemas relacionados con la energía. En este trabajo, proponemos una arquitectura de control híbrida y distribuida adecuada para entornos de microrred, donde las entidades están geográficamente distantes y necesitan operar de manera cohesiva. La arquitectura de sistema propuesta soporta diversas filosofías de diseño, como el diseño basado en componentes, la composición jerárquica de componentes, el diseño peer-to-peer, la toma de decisiones distribuida y el control, así como la conectividad plug-and-play durante el tiempo de ejecución. Una capacidad única de la arquitectura de sistema propuesta es la autosimilitud de los componentes para las microrredes distribuidas. El beneficio del enfoque es que soporta estas filosofías de diseño en todos los niveles de la jerarquía, en contraste con arquitecturas centralizadas típicas donde las decisiones se toman solo a nivel global. La arquitectura propuesta se aplica a un sistema real de 13 edificios residenciales en una red de distribución de baja tensión. También se discuten en este trabajo los detalles de implementación y despliegue requeridos para monitorear y controlar 13 edificios residenciales.