Herramientas de Computación Inteligente para las redes el futuro
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Herramientas de Computación
Inteligente para las redes el futuro
Joaquim Meléndez Grup eXiT- IIiA / Universitat de Girona
Workshop
Tecnologías y herramientas para la operación de la red
Instituto de Tecnologías Energéticas
Paterna, 16 septiembre 2010
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010
Contenido
• Presentación Grupo eXIT (Universitat de Girona)
• Introducción
• Objetivos de la propuesta
• Ámbitos de actuación
• Experiencia
• Afinidad con otras propuestas
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010
eXIT
Enginyeria de
Control i
Sistemes
Intel.ligents
Contact:
joaquim.melendez@udg.edu
http://exit.udg.edu
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010
eXiT, Control Engineering and
Intelligent Systems group
Universitat de Girona
• Institut d’Informàtica I Aplicacions
– 7 research groups / ~140 researchers (70 Drs / 70 contracts+ fellowships)
• Departament Enginyeria Elèctrica, Electrònica i Automàtica.
eXiT Group:
- Interdisciplinary.
- Permanents: 9 Doctors (2 Part time)
2 Engineers
Temporal: 5 Contract
6 Phd stud. (fellowship)
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010
eXiT : research lines
• Data driven methods for process monitoring
• Efficient exploitation of historical data contained in data bases following data mining
methodology for diagnosis and prognosis
• Statistical Process Control (PCA / PLS)
• Focused on Power Distribution Networks and Power quality
• Agent Based Systems for Distributed Scheduling and Resource Allocation
• Agent marked based solutions (auctions /optimisation) for solving coordination and
resource allocation problems in distributed environments
• Optimisation methods
Application domains
– Power Distribution Networks
– Waste Water Treatment Plants
– Aerospace
– Transport
– Biomedical
– Medical Devices
– Industry: Blast Furnace, Plastic injection moulds
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010
Current projects
• i-PQM - Monitorización inteligente de la calidad de la energía eléctrica
(DPI2009-07891, Jan 2010 – Dec 2012)
• ENERGOS - Tecnologías para la gestión automatizada e inteligente de las redes de distribución
energética del futuro.
(CEN20091048, Sep 2009 - Dec/2012).
• SUROS: Subastas Robustas mediante la incorporación de técnicas de satisfac tibilidad Modulo teorías.
(TIN2008-04547 Des 2008-2011)
• GRASTAC: RDS granular de una etapa para EBN: diseño y operación con un sistema de control
avanzado (CTQ2008-06865-C02-02, MICINN, Jan 2009 – Dec 2011),
• eXiT*DM - Data Mining Platform (Proj Singular UdG, Apr 2010/ Mar 2011)
• AIMES: Advanced Infrastructure for Medical Equipment Management and Services
(ITEA 2/AVANZA May 2008-Des 2010)
• NEXUS: Automatic and on line Scheduling of Services (Jul 2010-Des 2010)
• Iberespacio: Multivariate Statistical Process Control for the ARIANE (Feb 2009-Feb 2010)
• LafCarr: AMBSis, Planning and Resource allocation for ambulance transport (May 2009-Jun2010)
• PLASTIASITE: Statistical Monitoring of Plastic Injection Moulds (BTI- Mar 2009- Mar2011
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010
eXIT
Enginyeria de
Control i
Sistemes
Intel.igents
Contact:
joaquim.melendez@udg.edu
http://exit.udg.edu
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010
Herramientas de Computación
Inteligente para las redes el futuro
Joaquim Meléndez Grup eXiT- IIiA / Universitat de Girona
Workshop
Tecnologías y herramientas para la operación de la red
Instituto de Tecnologías Energéticas
Paterna, julio 2010
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Contribuciones iniciales
Instituto Tecnológico de
Maximización de la capacidad en redes de distribución
la Energía
Extensión del uso de los sincrofasores para facilitar la
General Electric Power
integración de las energías renovables en el sistema
eléctrico Management
Control integral de tensiones en las redes de media y
Tecnologías y baja tensión
AICIA
herramientas para
la operación de la Universidad de Girona
Herramientas de Computación Inteligente para las redes
red
el futuro (CI-FUTURED)
(Institut d’Informàtica i
Aplicacions)
Interpretación Inteligente de Alarmas y Eventos basada
en tecnologías Complex Event Processing (CEP)
AIA
Metodología para el análisis de la seguridad de redes TECNALIA
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Ámbito transversal de la propuesta
•Datos y gestión de la información
•Control y operación de red
•Panificación y mantenimiento
•Inteligencia Computacional
•Minería de datos
•Knowledge Discovery •Calidad de la energía
•Event processing
•Optimización •Gestión activa de la demanda
• …
•Arquitecturas software e integración
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Objetivos:
• Analizar y definir necesidades computacionales de las redes del
futuro.
• Analizar el potencial de los algoritmos y métodos de computación
inteligente existentes, sus posibilidades y limitaciones.
• Detectar y definir nuevos problemas de las futuras redes que
constituyan nuevos retos para la computación inteligente.
• Visionar la necesidad de servicios de computación en los sistemas de
información de las redes del futuro.
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Posibles ámbitos de actuación
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Control y operación de red:
Desarrollo de algoritmos y métodos para la explotación de información de
campo (SCADAs, telecontrol, etc.) para ayudar a la operación y control de la
red:
• Validación de la información de campo: consistencia de los datos
adquiridos previo a su explotación por otras aplicaciones (estimadores de
estado por ejemplo).
• Mecanismos de gestión automática de alarmas: filtrado, motores CEP
(complex event processing), gestión de avalanchas de alarmas.
• Diagnóstico automático de fallos: algoritmos para la detección precoz de
averías, aislamiento y localización de fallos, diagnóstico automático de fallos.
• Herramientas de soporte a la toma de decisiones: contextualización de
alarmas, análisis de impacto, gestión de la demanda (interruptibilidad).
• Gestión de incidencias: guías informatizadas y disparo de flujos de trabajo
para la gestión de incidencias. Monitorización y soporte a su gestión.
• Coordinación de protecciones
• Otros.
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Planificación y Mantenimiento
Herramientas de soporte al mantenimiento predictivo y preventivo
Descripción:
• Diseño tolerante a fallos:
• Estrategias de mantenimiento predictivo: monitorización basada en condición,
modelos probabilísticos, análisis de fiabilidad.
• Herramientas de simulación.
• Modelos y predicción de movilidad (coche eléctrico)
• Planificadores: Optimización de tareas y asignación de recursos para el
mantenimiento.
• Integración/fusión de información (SIG, planificadores, etc.).
• Otros.
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Gestión activa de la demanda:
Mecanismos y herramientas para una implicación real del consumidor en el
sistema eléctrico
Analizar de forma realista la influencia del consumidor en la gestión activa
de la demanda.
• Modelos de demanda: Perfiles de consumidores, modelos agregados,
influencia del contexto.
• Pronóstico de demanda: predicción a corto y medio plazo, métodos de
agregación y fusión de información.
• Gestión de la demanda: subastas (criterios de robustez e igualitarismo),
algoritmos de asignación de recursos para gestionar cargas y consumos,
optimización global y local del sistema de potencia.
• Modelos de generación
• Sistemas multiagente: para la negociación entre oferta y demanda, asociación
de consumidores (consumidores virtuales), negociación de condiciones de
suministro y tarifas, generación virtual.
• Otros.
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Datos y gestión de la información:
• Análisis de las diferentes tipologías de datos que se pueden generar dado
que esto implica el tipo de herramientas a utilizar en su tratamiento. Podría
considerarse como un paquete de trabajo donde analizar tipología de datos y
crear especificaciones funcionales y requerimientos de las herramientas de
computación.
• Tipología y formato de datos: datos estáticos vs. datos
cambiantes, series temporales, eventos, índices e indicadores.
• Captación, acceso y distribución de datos.
• Modelos de datos
• Correlación geográfica y temporal de la información.
• Otros.
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Arquitecturas software e integración
• El gran volumen de datos que se prevé en las futuras redes inteligentes requerirá un
elevado grado de integración entre subsistemas, bases de datos y aplicaciones.
• Tecnologías de sistemas multi-agentes (SMA)
• Arquitecturas de servicios distribuidas.
• Necesidades de tiempo real.
• Gestión de eventos
• Bases de datos y acceso a la información.
• Otros.
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Experiencias afines UdG
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Generación automática de modelos de red
• Objetivos: Nom
id_linea
id_nodo
tipus de dada
Enter
Enter llarg
Unitats Descripció
Identificador de la línia
Identificador de node
id_tipo Enter Ens permet saber de quin tipus és el node
Generar modelos de red de forma automática a partir de Distancia
Resistencia
Reactancia
Real
Real
Real
km
Ohm
Ohm
Distància a l'origen de la línia
Resistència a l'origen de la línia
Reactància l'origen de la línia
Pactiva Real kw Potència activa d'un node de tipus PQ
la información actualizada de la BD. Preactiva
Tension
Nivel
Real
Real
Enter
kvar
V
Potència reactiva d'un node de tipus PQ
Voltatge al node
Nombre de nodes que hi ha fins al node inicial,
Rama_ppal Booleà Diferencia entre les branques principals i sec.
• Descripción:
La flexibilidad de las Smartgrids requerirá una
actualización constante de la topología de la red y
también de los elementos de generación (renovables) y
consumo (vehículo eléctrico).
La validez de los modelos de la red y sus simulaciones
dependerán de su actualización respecto a los cambios
de la red.
Obtención automática de modelos de red radial a partir
de la información actualizada de BDs en grafos y
estructuras recursivas.
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Análisis de perturbaciones.
Localización de su origen
• Objetivos:
Localización de la faltas en redes de distribución a partir
de los registros de eventos en subestación.
• Descripción:
Se ha trabajado en métodos de localización basados en
la impedancia aparente tanto para faltas bifásicas como
homopolares.
Limitaciones:
Multiestimación
No válido con generación distribuida
• Resultados previos:
• Colaboración ENDESA DISTRIBUCIÓN
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Análisis de perturbaciones. Diagnóstico de causas • Objetivos: Determinar la causa de faltas a partir del análisis sistemático de las perturbaciones que genera (registrados en subestaciones por PQMs) • Descripción: Una falta en la red causa la aparición de perturbaciones que se propagan por la red y son registradas por equipos de monitorización de calidad. La extracción de determinadas características de estas perturbaciones (puede relacionarse con los fenómenos físicos (impedancia de falta, aparición de arco, etc.) que aparecen debido a las causas (árboles, animales, rayos, etc.) y su localización en la red. • Enfoque Minería de datos (selección de características, extracción de reglas) + Análisis estadístico. • Resultados previos: Proyectos actuales: i-PQM / ENERGOS / UT (EPRI) J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010
Descubrimiento de patrones en secuencias de
eventos para la predicción de averías
• Objetivos:
Desarrollar y validar algoritmos capaces de identificar la
existencia de comportamientos en una base de registros
de eventos.
• Descripción:
Se parte de la idea que no todas las averías no se
producen de forma aleatoria sino que hay causas
determinadas como el estrés o el envejecimiento que
sugieren una evolución.
Se propone descubrir estos síntomas a partir de registros
históricos y usarlos como ‘patrones’ ´para la predicción de
futuras averías.
• Tecnologías:
- Algoritmos para descubrimiento de patrones en secuencias
• Resultados previos:
• Proyectos actuales i-PQM, ENERGOS
• Refs (COMPLETAR)
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Gestión inteligente de la oferta y la
demanda
• Objetivos:
Diseñar un sistema multiagente y los mecanismos
necesarios para gestionar inteligentemente la
demanda y la oferta de energía.
• Descripción:
Uso de mecanismos de mercado (subastas) para
regular la oferta y la demanda de la energía
eléctrica.
Obtención y uso de perfiles de consumo así como
herramientas de predicción para encontrar el
balance entre consumo y producción.
• Resultados previos:
• SUROS- - Subastas robustas mediante la incorporación de
técnicas de satisfactibilidad módulo teorías.
http://golfet.udg.edu/suros/
• Experiencia en Sistemas multiagentes, optimización y subastas
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Relación con otras propuestas
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Maximización de la capacidad en redes de distribución (ITE)
• Optimizar las redes existentes en cuanto que permitan mayores flujos de energía:
• Áutodiagnóstico de la red
• Gestión demanda y generación.
• Reconfiguración de la red
R
• Gestión de cargas y baterías móbiles (vehículo elèctrico)
Extensión del uso de los sincrofasores para facilitar la integración de las
energías renovables en el sistema eléctrico (General Electric Power
Management)
R
• Estandarización / Recomendación:
• Smart-meter estandards: comparativa y uniformización
• SCADAS ÆIEC1850
• Recomendación sincrofasores para mejorar penetración renovables
Control integral de tensiones en las redes de media y baja tensión (AICIA)
• Substation Management System (SMS)
• Mejor explotación datos (Gran cantidad)
• Explotación orientada a objetivos:
• Mejor análisis zonal
R
• Control integral de tensiones en las redes de media y baja tensión
• Generación distribuida Æ calidad suministro
• Mejoras en Control y coordinación GD
R
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010Interpretación Inteligente de Alarmas y Eventos basada en tecnologías
Complex Event Processing (AIA)
• Modelización dispositivos y elementos de red Æ Eventos relacionados con su operación.
• Coordinación de protecciones.
• Detección y reconocimiento de patrones de eventos (complejos) de interés
R
• Diagnóstico y soporte a la toma de decisiones
• Integració soporte CEP con modelos clásicos de red ( estimador estodo)
Metodología para el análisis de la seguridad de redes (TECNALIA)
R
Pero…
… Nos faltan las redes (del futuro) y los datos !!!!
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010eXIT
Enginyeria de
Control i
Sistemes
Intel.ligents
Contact:
joaquim.melendez@udg.edu
http://exit.udg.edu
J. Melendez -Universitat de Girona, Septiembre 2010También puede leer
