La industria energética actual se enfrenta a retos cada vez mayores debido al aumento de la demanda de energía, la integración de fuentes de energía renovables y la necesidad de un suministro eléctrico ininterrumpido. En el contexto de estos cambios, la sincronización horaria precisa y la transmisión fiable de datos se han convertido en la piedra angular de las redes energéticas modernas. Sin estas tecnologías avanzadas, sería imposible garantizar una gestión eficaz de los recursos distribuidos, la supervisión del estado de las infraestructuras y la prevención de fallos. En este artículo, analizaremos por qué las tecnologías de sincronización horaria y transmisión de datos son cruciales para la industria energética y cómo BitStream apoya al sector con sus soluciones innovadoras.

Por qué es crucial una sincronización horaria precisa en la industria energética?

En la industria energética y sus infraestructuras críticas de transmisión, la sincronización horaria precisa es clave para la implantación de mecanismos de estabilización en tiempo real y la supervisión de las redes de transmisión y distribución basados en el concepto de supervisión de área amplia WAMS.

En la actualidad, el rendimiento y el funcionamiento de los sistemas eléctricos se ven afectados significativamente por la aparición de fuentes de energía renovables (FER), lo que introduce nuevos retos y problemas imprevistos a nivel de todo el sistema.

En la red de transporte, una cuestión importante es la naturaleza intermitente de las FER, que da lugar a un alto nivel de variabilidad del estado del sistema, así como a incertidumbre operativa en tiempo real, lo que puede causar desviaciones anormales de frecuencia y problemas de estabilidad. Además, la complejidad y la rápida respuesta de los generadores acoplados a convertidores de generación de FER han introducido nuevos tipos de problemas de estabilidad. El desarrollo de las fuentes de energía renovable distribuidas impondrá la necesidad de coordinar activamente su funcionamiento. De ahí que esté surgiendo el concepto de redes de distribución activas. Además, la naturaleza cambiante de las cargas influye cada vez más en la dinámica general del sistema eléctrico. Por lo tanto, se hace necesaria la supervisión multipunto de los parámetros de tensión, corriente, fase, frecuencia (U,I,f,ϕ) y su variabilidad, así como la correlación espaciotemporal de estos parámetros. Sin una sincronización temporal precisa, esto no es factible.

Con una sincronización precisa, los operadores de redes pueden aplicar nuevas tecnologías y obtener datos de nueva calidad. Esto les permite reaccionar inmediatamente ante las anomalías evitando fallos. El análisis de los datos de mayor calidad después de un fallo permite a los algoritmos y a los operadores aprender el comportamiento del sistema. Esto es crucial no sólo para mantener la estabilidad de la red, sino también para minimizar la pérdida de recursos energéticos.

Figura 1: Estructura de comunicación en la subestación con ejemplos de intercambio de mensajes resaltados.

Tecnologías avanzadas de sincronización horaria: PTP y Ethernet síncrona

Dos tecnologías destacan especialmente en el contexto de la sincronización horaria: PTPv2 (Precision Time Protocol) y Ethernet síncrona. PTPv2, que cumple la norma IEEE 1588v2, permite transmitir la hora con precisión de nanosegundos a través de redes Ethernet. Esto es fundamental en la industria energética, donde todas las operaciones deben estar sincronizadas para garantizar un funcionamiento coherente y estable del sistema. Es importante comprender que se han creado perfiles especiales para la industria energética, es decir, PTP Power Profile, Utility Profile, que no se utilizan en telecomunicaciones y automatización y no son operativos con ellas. Por lo tanto, es importante utilizar soluciones probadas y específicas para el sector eléctrico.

Por otro lado, Synchronous Ethernet (SyncE) garantiza que todos los dispositivos de la red funcionan con el mismo reloj, lo que mejora la calidad del tiempo PTP en la cadena de sincronización. Estas tecnologías son especialmente importantes en aplicaciones como el control de subestaciones eléctricas, donde la sincronización entre dispositivos es crucial para garantizar un funcionamiento fiable de toda la infraestructura. BitStream implementa estas tecnologías en sus dispositivos, garantizando así el máximo nivel de precisión y seguridad.

Transmisión de datos en la industria energética moderna

Tan importante como la sincronización horaria es una transmisión de datos fiable y determinista que garantice retrasos y fluctuaciones de paquetes mínimos. Las redes energéticas modernas dependen de los datos recogidos por sensores, contadores y dispositivos de control distribuidos. Para que el sistema funcione con eficacia, estos datos deben transmitirse en tiempo real, sin retrasos ni interferencias.
Las tecnologías de transmisión de datos como Ethernet y la fibra óptica permiten transmitir grandes cantidades de datos con un alto rendimiento y un retraso mínimo. En las redes eléctricas, la redundancia -la duplicación de conexiones clave- es esencial para que, si falla una conexión, los datos puedan desviarse inmediatamente por otra vía. BitStream ofrece soluciones con mecanismos de redundancia integrados que garantizan un funcionamiento ininterrumpido incluso en caso de fallo del enlace. Por ello, el uso de soluciones de transmisión de datos de alta velocidad de hasta 10 Gbit/s y protección contra la pérdida cero de paquetes, como el protocolo de redundancia en paralelo PRP o la redundancia sin fisuras de alta disponibilidad (HSR), es ya un requisito obligatorio.

BitStream como proveedor de soluciones para la industria energética

BitStream lleva años proporcionando soluciones avanzadas dedicadas a la industria energética. Los conmutadores y multiplexores de fibra óptica de la serie HYPERION están diseñados para las aplicaciones más exigentes, como centrales eléctricas, parques eólicos o sistemas Smart Grid. Estos dispositivos no sólo proporcionan una sincronización horaria precisa, sino también una transmisión de datos segura y fiable en entornos industriales adversos, cumpliendo e incluso superando los requisitos de la norma IEC61850.
Por ejemplo, los conmutadores HYPERION-500 soportan con éxito la redundancia de conexión sin pérdidas requerida y utilizan protocolos de seguridad como MACsec, garantizando una transmisión de datos encriptada y una sincronización horaria precisa. El servidor de hora de precisión PTP y SyncE integrado en el conmutador, equipado con un receptor de hora de precisión GNSS multisistema y multifrecuencia con detección avanzada de eventos de interferencia y suplantación de identidad, permite una sincronización estable y segura de los dispositivos instalados en la infraestructura. Además, este concepto reduce un nivel las pruebas de interoperabilidad. Otras soluciones innovadoras y patentadas garantizan aún más la sincronización y la fiabilidad de la transmisión de datos. Gracias a estas soluciones, los sistemas de energía pueden funcionar sin interrupciones, incluso ante exposiciones ambientales.

Figura 2: Ejemplo de arquitectura de comunicación en una subestación y entre subestaciones.

El futuro de los sistemas de sincronización y transmisión de datos en la industria energética

Las tecnologías relacionadas con la sincronización horaria precisa y la transmisión de datos desempeñarán un papel cada vez más importante en el desarrollo de la industria energética. Con el aumento de las fuentes de energía renovables y la integración de nuevas tecnologías como IoT (Internet of Things), se requerirá una gestión y supervisión de la red aún más precisas.

El futuro de la energía son las redes inteligentes (Smart Grid), que requieren un intercambio continuo de datos en tiempo real. La sincronización horaria será aún más importante, ya que permitirá la automatización completa de los procesos y una respuesta más rápida a los cambios en la red. Como fabricante líder en el campo de la sincronización horaria y la transmisión de datos, BitStream seguirá desarrollando soluciones innovadoras para redes sensibles al tiempo que satisfagan las demandas del futuro.

Estamos en constante evolución, y prueba de ello es nuestra última innovación, el MOD-RTR.1, un nuevo módulo de enrutador para el conmutador Hyperion 500. El módulo está completado en un 90%, pero ya ha despertado un gran interés, sobre todo por sus avanzadas funciones de seguridad. Sus principales características son una velocidad de comunicación de 1 Gbps entre el conmutador y el router, una temperatura de funcionamiento de -40 a +85 °C, compatibilidad con protocolos de enrutamiento dinámico como RIP, OSPF, BGP y el protocolo de enrutamiento de alta velocidad RAY. Además, el MOD-RTR.1 ofrece funciones de seguridad avanzadas, como IPSEC, VPN y cortafuegos, así como compatibilidad con VRRP, protocolos VRF, equilibrio de carga y tecnología Zeropacketloss para la capa L3, lo que lo convierte en la solución perfecta para aplicaciones de red exigentes.

Fot. Bitstream

La actividad de BitStream en la industria energética

BitStream no sólo proporciona tecnologías de vanguardia, sino que también participa activamente en la vida de la industria energética y afines participando en numerosas ferias y conferencias. Este año presentaremos nuestras soluciones en eventos como la Conferencia SPIN en Ustrzyki Dolne, la Conferencia KAE en Varsovia, la Conferencia InSec en Varsovia, la Conferencia ITSF en Sevilla, la Conferencia SIWE en Wisła y Energetics en Lublin, entre otros.

Además, este año ya hemos organizado un Taller Técnico para Diseñadores de Ingeniería Eléctrica en el Hotel Arche de Lublin los días 26 y 27 de junio. Fueron dos días intensivos, llenos de valiosos conocimientos y habilidades prácticas. Asistieron especialistas del sector eléctrico, que tuvieron la oportunidad de ampliar sus conocimientos y adquirir nuevas competencias necesarias en su trabajo diario. Los participantes apreciaron especialmente el enfoque práctico de los temas tratados. El programa de formación abarcó una amplia gama de temas, desde presentaciones de los productos Hyperion y Quazar hasta tecnologías IEC 61850, pasando por la comunicación segura con sistemas de recursos energéticos distribuidos.

Resumen

La sincronización horaria y la transmisión de datos son las piedras angulares de las redes eléctricas actuales y garantizan un funcionamiento fiable y seguro. Con tecnologías como PTPv2 y Ethernet síncrona, los sistemas de energía pueden funcionar con la máxima precisión y estabilidad. BitStream desempeña un papel clave a la hora de proporcionar soluciones avanzadas que satisfagan las necesidades de las aplicaciones industriales más exigentes. Diseñados para condiciones extremas, nuestros dispositivos se utilizan en infraestructuras energéticas críticas de todo el mundo. Mejoramos constantemente nuestras tecnologías, y nuestra presencia en ferias y conferencias del sector no hace sino reforzar la posición de BitStream como fabricante líder de soluciones de sincronización horaria y transmisión de datos para el sector energético, tanto en Polonia como en los mercados internacionales.

Magdalena Oleszko
Especialista en Marketing de Bitstream
www.bitstream.pl