Deja de centrarte únicamente en la generación y el transporte de energía. Hoy en día, el verdadero indicador de un sistema eléctrico avanzado es otro: si es capaz de comprender con claridad el flujo de cada kilovatio-hora de electricidad y de responder al instante en un entorno de monitorización de la red eléctrica basado en datos.
El reto radica en la enorme cantidad de datos en tiempo real que se generan en toda la red eléctrica. Entre ellos se incluyen los datos de vibraciones de las turbinas de gas, las formas de onda de corriente de las líneas de distribución y las lecturas de los contadores inteligentes de miles de hogares. Todos estos flujos de datos son datos de entrada esenciales para un sistema moderno de monitorización de la red eléctrica.
Sin embargo, estas fuentes de datos suelen “hablar” idiomas diferentes. Protocolos como el IEC 61850 y el DL/T 645 se utilizan ampliamente en el sector eléctrico, pero no siempre son compatibles entre sí. Como consecuencia, los datos suelen estar fragmentados y aislados en los distintos sistemas, lo que dificulta la supervisión integrada de la red eléctrica.
Al mismo tiempo, las arquitecturas tradicionales centradas en la nube son cada vez menos capaces de satisfacer los requisitos de velocidad de los modernos sistemas de monitorización de redes en tiempo real. Cuando los datos deben enviarse a una plataforma centralizada para su procesamiento y, a continuación, volver a los dispositivos de campo, incluso un retraso de unos pocos cientos de milisegundos puede resultar crítico.
En condiciones de red que cambian rápidamente, esos retrasos pueden hacer que una avería local se convierta en un corte de suministro más extenso. Por eso, la supervisión en tiempo real de la red eléctrica y la respuesta ante averías se han convertido en capacidades fundamentales para las empresas de suministro eléctrico modernas.
La explosión de datos en los sistemas modernos de monitorización de la red eléctrica
Para comprender el reto, resulta útil analizar la estructura general del sistema eléctrico. La electricidad circula a lo largo de una cadena completa que incluye la generación, la transmisión, la distribución y el consumo.
En el ámbito de la generación, conviven las centrales eólicas, solares y térmicas. A continuación, la electricidad circula a través de redes de transmisión de ultraalta tensión y redes regionales antes de llegar a las redes de distribución y a los usuarios finales.
En los límites de la red eléctrica, el número de dispositivos conectados ha aumentado de forma espectacular. Los contadores inteligentes, los sistemas de almacenamiento de energía y las estaciones de recarga de vehículos eléctricos están ahora ampliamente implantados. Estos dispositivos generan datos de forma continua que se incorporan a las modernas plataformas de monitorización de redes inteligentes.
Este crecimiento ha planteado tres retos importantes:
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El número de dispositivos sigue aumentando
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Los protocolos de comunicación son cada vez más variados
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Los requisitos de supervisión y control de la red en tiempo real son cada vez más estrictos
En muchos casos —como la activación de relés de protección, la supervisión de fallos en la red, el aislamiento de fallos y la autorreparación de la red—, los tiempos de respuesta deben medirse en milisegundos.
Esto plantea una cuestión clave para las arquitecturas modernas de monitorización de la red eléctrica: ¿dónde debería llevarse a cabo la primera fase del procesamiento de datos?
Acercar la inteligencia al terreno
La respuesta no consiste simplemente en crear plataformas en la nube más grandes. Por el contrario, la inteligencia informática debe acercarse más al lugar donde se generan los datos: a las subestaciones, las salas de distribución y las instalaciones sobre el terreno.
Esta es la función de una pasarela industrial de computación periférica para la supervisión de la red eléctrica.
Una pasarela periférica no es solo un dispositivo para recopilar datos. Actúa como un nodo de procesamiento local capaz de analizar información y tomar decisiones directamente sobre el terreno, lo que permite la supervisión y el control de la red en tiempo real en el entorno periférico.
En Pasarela industrial de computación periférica EG8200Pro 5G se ha diseñado teniendo en cuenta esta idea.
Diseñado para entornos industriales complejos, permite a los ingenieros llevar a cabo la adquisición de datos, la conversión de protocolos y el procesamiento lógico directamente en el borde de la red, lo que constituye la base de un moderno sistema de monitorización de redes eléctricas distribuidas.
La pasarela es compatible con múltiples protocolos industriales y del sector eléctrico, incluido el DL/T 645, lo que permite la comunicación con relés de protección, contadores inteligentes y otros equipos eléctricos de diferentes fabricantes y generaciones. Esta capacidad es fundamental para crear redes interoperables de monitorización de sistemas eléctricos.
Además, cuenta con múltiples interfaces industriales, como Gigabit Ethernet, RS485, RS232 y E/S digitales o analógicas, lo que le permite conectarse a una amplia gama de dispositivos utilizados en sistemas de monitorización y automatización de redes eléctricas.
Para simplificar la implementación, la pasarela integra Node-RED, un entorno de programación visual. A través de una interfaz de arrastrar y soltar, los ingenieros pueden configurar flujos de trabajo de procesamiento de datos sin necesidad de escribir código.
Tareas como el filtrado de señales, los cálculos de calidad de la energía, la configuración de reglas de alarma y la lógica de control básica pueden implementarse directamente en la pasarela. Esto permite que el dispositivo funcione como un nodo local de monitorización y análisis de la red eléctrica.
El dispositivo cuenta con un procesador de 8 núcleos capaz de realizar análisis en tiempo real en el borde de la red, incluyendo la supervisión de la calidad de la energía y el registro de perturbaciones, dos funciones clave en los sistemas modernos de supervisión de redes inteligentes.
Su diseño de grado industrial cuenta con una carcasa totalmente metálica y un amplio rango de temperaturas de funcionamiento, que va de −40 °C a 85 °C, lo que garantiza un funcionamiento fiable en entornos exigentes, como subestaciones e instalaciones al aire libre, donde se requiere una supervisión continua de la red eléctrica.
En cuanto a la conectividad, la pasarela admite comunicación por Ethernet, 4G, 5G y Wi-Fi. La transmisión de datos puede protegerse mediante cifrado TLS, lo que garantiza una comunicación segura entre los dispositivos de campo y las plataformas de monitorización remota de la red eléctrica.
Un ejemplo práctico: localización rápida de fallos
Las ventajas de la computación en el borde se hacen especialmente evidentes en situaciones operativas reales.
Imaginemos una línea de distribución de 10 kV que suministra electricidad a un polígono industrial. Si se produce una falla a tierra monofásica, las arquitecturas tradicionales exigen que la información sobre la falla se transmita a un sistema de control central para su análisis antes de que se envíe una orden de desconexión al dispositivo de campo.
Este proceso puede durar decenas de segundos o incluso minutos, lo cual es inaceptable para la supervisión en tiempo real de las averías en la red eléctrica.
Durante este tiempo, el arco eléctrico de la falla puede convertirse en un cortocircuito entre fases, lo que podría provocar un corte generalizado del suministro eléctrico.
Cuando una pasarela periférica como la EG8200Pro Si se instala cerca del armario de distribución, la situación cambia radicalmente.
La pasarela recopila de forma continua datos de tensión y corriente procedentes de dispositivos de protección mediante protocolos industriales como el IEC 104, lo que permite la supervisión de la red eléctrica local y la detección de fallos.
Cuando se detecta una variación anómala en la corriente de secuencia cero, la pasarela puede analizar inmediatamente los datos de forma local y activar una acción de protección o enviar una señal de control a través de su interfaz de salida digital.
Dado que todo el proceso se lleva a cabo de forma local, la sección defectuosa de la línea puede aislarse en milisegundos sin necesidad de recurrir a la comunicación en la nube.
Este tipo de supervisión y protección de la red eléctrica basada en dispositivos periféricos mejora considerablemente la fiabilidad de la red.
De este modo, se puede restablecer rápidamente el suministro eléctrico en las zonas no afectadas, lo que mejora considerablemente la resiliencia de la red de distribución.
Colaboración entre la nube y el perímetro
La computación en el borde no pretende sustituir a la nube. Por el contrario, complementa las plataformas en la nube al gestionar localmente, dentro de la arquitectura de monitorización de la red eléctrica, las tareas en las que el tiempo es un factor crítico.
Tras realizar el procesamiento en tiempo real en el borde, la pasarela puede enviar datos seleccionados —como el estado de funcionamiento de los equipos, los indicadores de calidad de la energía y los registros de fallos— a plataformas en la nube a través de protocolos como MQTT o HTTP.
Entre estas plataformas pueden figurar Alibaba Cloud, Huawei Cloud, Tencent Cloud o infraestructuras de nube privada utilizadas para la monitorización y el análisis de redes a gran escala.
Con esta arquitectura, los dispositivos periféricos se encargan de las respuestas inmediatas, mientras que la nube se centra en el análisis a gran escala, la optimización del sistema y el mantenimiento predictivo.
Esta colaboración entre el «edge» y la nube da lugar a un sistema de monitorización de redes inteligentes más resistente y flexible, capaz de integrar recursos energéticos distribuidos sin dejar de mantener una coordinación centralizada.
Una transformación impulsada por los datos
La transformación digital de los sistemas eléctricos no se limita a las salas de control centrales. Se produce en miles de subestaciones, instalaciones de distribución e instalaciones sobre el terreno.
Las pasarelas industriales de borde, como la EG8200Pro, hacen posible esta transformación al acercar la potencia de cálculo a los equipos y permitir que los datos generen valor allí mismo donde se generan.
Al permitir la supervisión en tiempo real de la red eléctrica, procesar la información de forma local y responder con mayor rapidez ante situaciones anómalas, estos dispositivos contribuyen a mejorar la fiabilidad y la inteligencia de las redes eléctricas modernas.
Agnes Wang es especialista en soluciones de IoT en IOTRouter, donde se dedica principalmente a las pasarelas de IoT industrial, la computación en el borde y las soluciones de automatización industrial.
Está especializada en tecnologías de comunicación industrial, entre las que se incluyen Modbus, IEC 60870-5-104, MQTT, OPC UA, integración de PLC y aplicaciones de monitorización remota. Colabora en la redacción de artículos técnicos y guías de aplicación sobre soluciones de IoT industrial, conversión de protocolos y computación periférica.
