Este artículo discute cómo organizar la medición de media tensión para 6-35 kV con costos mínimos. Para ello, nuestra empresa, en colaboración con Optimetrik y Energoservice, presenta una solución integral para la medición inteligente de electricidad en media tensión.

Transformadores de Medición Electrónicos Optimetrik.

Para la medición de electricidad en media tensión, se utilizan transformadores de medición electrónicos de corriente y voltaje TECV, fabricados por «Optimetrik».

Los transformadores de medición son estructuralmente una combinación de sensores de medición de baja potencia para corriente y voltaje alojados en una única carcasa de polímero.

El principio de funcionamiento se basa en:

• La operación de un transformador de corriente de baja potencia y una bobina Rogowski para convertir la intensidad de corriente alterna.
• Un divisor de voltaje capacitivo para convertir el voltaje alterno.

Los transformadores de medición electrónicos son compactos y tienen una carcasa compuesta para reducir el peso, simplificando su instalación en los sitios.

Diferentes variantes de diseño aseguran una fácil instalación en varios elementos de la red eléctrica, lo que reduce significativamente los costes de implantación:

• Modificación TECV-B1 con montaje en barra — para dispositivos de distribución y subestaciones hasta 20 kV.
• Modificación TECV-L1 con montaje en cable — para líneas aéreas hasta 20 kV.
• Modificación TECV-C3 con montaje en postes y construcciones — para líneas aéreas y equipos de conmutación hasta 35 kV.

En comparación con los transformadores de medición convencionales, los electrónicos proporcionan una mayor precisión debido a:

• Ausencia de efectos de resonancia ferromagnética.
• Ausencia de efectos de saturación residual del núcleo.
• Un rango dinámico más amplio para medir corriente y voltaje.

En cuanto al método de transmisión de resultados de medición a los medidores, los transformadores electrónicos tienen modificaciones:

• A — con interfaces analógicas de bajo nivel (IEC 61869-6).
• D — con interfaces digitales (IEC 61869-9).

La modificación D soporta el protocolo PTPv2 (estándar IEEE 1588) para una sincronización temporal precisa con una precisión de no más de 1 microsegundo.

Modificación 1: Medición de Media Tensión en Dispositivos de Distribución y Subestaciones de Transformadores de 6 a 20 kV.

Los transformadores de medición electrónicos TECV-B1 se utilizan en dispositivos de distribución y subestaciones de transformadores con una clasificación de 6/10 y 15/20 kV.

Las especificaciones técnicas del TECV-B1 incluyen:

• peso de hasta 3 kg por fase,
• mediciones de alta precisión de corriente y voltaje de secuencia cero,
• dispositivo de extracción de energía de la línea con función de respaldo de batería,
• rango de medición de voltaje extendido para clases 6/10, 15/20 kV,
• rango de medición de corriente extendido de 0.1/600 A, 0.5/1250 A; 1/3000 A,
• clase de precisión para corriente 0.2S; 0.5S; 5P,
• clase de precisión para voltaje 0.2; 0.5; 3P,
• grado de protección IP67.

Debido a su diseño ligero y compacto, el TECV-B1 se puede integrar fácilmente en celdas existentes y puede montarse en barras colectoras en posiciones verticales u horizontales.

Modificación 2: Medición de Media Tensión en Líneas Aéreas de 6 a 20 kV.

Los transformadores de medición electrónicos TECV-L1 se utilizan en líneas aéreas de 6 a 20 kV. El conjunto incluye tres transformadores electrónicos combinados de corriente y voltaje, que se pueden instalar tanto en cables aislados como no aislados. No se requiere refuerzo de los cables debido al bajo peso del transformador, que es de hasta 4 kg por fase.

Los transformadores cuentan con un diseño desmontable, lo que permite una fácil instalación en cables existentes sin necesidad de trabajos de desmontaje.

La carcasa protectora dieléctrica mejora la seguridad y fiabilidad durante la operación, protegiendo los transformadores y las conexiones de contacto de los efectos de la precipitación y de aves.

La protección externa contra sobretensiones de conmutación y rayos en la línea se proporciona mediante la instalación de dispositivos de protección contra sobretensiones en cada fase antes de los transformadores de medición.

Las especificaciones técnicas del TECV-L1 incluyen:

• rango de medición de voltaje extendido para clases 6/10, 15/20 kV,
• rango de medición de corriente extendido de 0.1/1000 A,
• clase de precisión para corriente/voltaje 0.2S; 0.5S; 5P / 0.2; 0.5; 3P,
• grado de protección IP67,
• sección transversal de cable aceptable: cable no aislado tipo AC de 35 a 150 mm²; cable aislado tipo SIP-3 de 35 a 120 mm².

Modificación 3: Medición de Media Tensión en Redes de hasta 35 kV.

En redes eléctricas de 35 kV, se utilizan transformadores de medición electrónicos TECV-C3.

Estos transformadores pesan hasta 9 kg y se pueden instalar en cualquier tipo de anclaje y soportes intermedios sin el uso de equipos de elevación y sin necesidad de refuerzo de los soportes.

Las especificaciones técnicas del TECV-C3 incluyen:

• clases de voltaje 6, 10, 15, 20, 27, 35 kV,
• rango de medición de corriente extendido de 0.1 a 3000 A,
• clase de precisión para voltaje 0.2; 0.5; 3P,
• clase de precisión para corriente 0.2S; 0.5S; 5P,
• grado de protección IP67.

Dispositivo de Medición Multifuncional ESM.

El dispositivo de medición multifuncional ESM cuenta con salidas analógicas y digitales para conectar transformadores de medición electrónicos de ambas modificaciones (A y D). El dispositivo tiene un diseño modular y proporciona tanto medición técnica como comercial de electricidad en media tensión.

Especificaciones técnicas de ESM:

• Medición de energía eléctrica activa y reactiva en redes de CA trifásicas.
• Medición de indicadores de calidad de energía según las clases A y S.
• Clases de precisión:
  • Medición de corriente/voltaje 0.2%
  • Medición de energía activa 0.2S o 0.5S
  • Medición de energía reactiva 0.5 o 1
• 8 zonas tarifarias.
• Parámetros medidos:
  • Voltajes (fase y línea),
  • Corrientes (por fase),
  • Potencias (activa, reactiva y aparente, por fase y total),
  • Frecuencia,
  • Factor de potencia (por fase y total).

Capacidades funcionales de ESM:

• Generación de protocolos de control de calidad.
• Registro de oscilogramas en formato COMTRADE.
• Lógica programable según IEC 61131-3.
• Soporte para sincronización temporal precisa 1PPS, PTPv2 IEEE 1588.
• Soporte para mediciones vectoriales sincronizadas según IEEE C118.1, IEC 61850-90-5.

Funciones de comunicación con el medidor:

• Interfaces Ethernet, RS-485.
• Protocolos de comunicación IEC 61850-8-1, DLMS/COSEM, IEC 60870-5-104, Modbus.

Caja de medición y comunicación

La caja de medición de media tensión y los dispositivos de comunicación se suministran junto con los transformadores de medición y están fabricados con un material compuesto de alta resistencia y no inflamable.

La caja incluye el dispositivo de medición multifuncional ESM, una unidad de alimentación de respaldo, una batería y un módulo de comunicación con antenas.

Cuando se instala al aire libre, la caja está diseñada para cumplir con los estándares IP65 y puede montarse en un poste utilizando correas de montaje.

La transmisión de datos desde el dispositivo de medición ESM se realiza a través de redes inalámbricas existentes, y se recomienda utilizar redes GSM/4G para este propósito. Se puede utilizar un módem GSM como módulo de comunicación, conectado al ESM a través de RS485, o se puede conectar un enrutador LTE a través de Ethernet.

Para los sistemas de medición de media tensión ubicados en líneas aéreas, la caja es alimentada por un módulo de alimentación trifásico que incluye una función de fuente de alimentación ininterrumpida (UPS).

Para proteger contra el acceso no autorizado, la caja incluye un sensor de apertura de puerta y la opción de instalar un candado adicional con sellado.

Una configuración de ejemplo de la caja de medición para instalación en una sala de conmutación o estación transformadora incluye los siguientes componentes:

Software para el Sistema de Medición de Media Tensión

Para obtener datos del dispositivo de medición ESM, se pueden utilizar las siguientes soluciones de software:

• Terminal móvil «OptiRM Monitor» — para recuperar datos in situ del sistema de medición de media tensión. En este caso, los datos se pueden visualizar a través de una conexión WiFi.
• Plataforma «Amivisor» para la lectura continua de datos sobre el consumo. Normalmente, los datos se recopilan a través de un canal de comunicación GSM.
• Programa de configuración de fábrica «ES Configurator» — para parametrizar el dispositivo de medición ESM y para visualizar un conjunto ampliado de parámetros. El intercambio de datos se puede organizar a través del mismo canal utilizado para la recuperación de datos en la plataforma «Amivisor».
• Interfaz web de ESM.

Terminal Móvil OptiRM Monitor

El terminal móvil es un smartphone suministrado con el sistema de medición de media tensión, que viene preinstalado con la aplicación OptiRM Monitor. Esta aplicación permite la recuperación de parámetros eléctricos clave desde el ESM a través de una red WiFi.

Entre la información que se puede obtener se incluye:

• detalles sobre el dispositivo de medición de electricidad instalado,
• resultados de las mediciones de parámetros clave de consumo de energía (corrientes, voltajes),
• datos sobre la potencia instantánea por fases y potencia de secuencia directa
• una información sobre el consumo de electricidad (electricidad recibida/suministrada por tarifas).

Plataforma Amivisor

Amivisor es una plataforma web que opera a través de un navegador y es accesible en línea en https://amivisor.com/en/. También está disponible una versión en caja del software para su implementación en el hardware del servidor del cliente.

Amivisor asegura la recopilación continua, almacenamiento y análisis del siguiente conjunto de datos:

• información sobre lecturas actuales y archivadas y consumo a través de cuatro canales de medición A+, A-, R+, R-, considerando las zonas tarifarias configuradas;
• información sobre el perfil de potencia, también a través de cuatro canales de medición;
• información sobre parámetros de consumo con salida de diagramas vectoriales: corrientes, voltajes de línea y fase, potencia total, activa y reactiva, factores de potencia, ángulos de desfase entre corriente y voltaje, frecuencia;
• información sobre violaciones de indicadores de calidad de electricidad;
• eventos de varios registros.

Amivisor también sincroniza el reloj integrado del dispositivo de medición con la hora precisa del servidor.

Para gestionar y analizar los datos recopilados, el sistema incluye los siguientes módulos:

• Módulo de Notificación, que envía alertas sobre emergencias y violaciones de configuraciones en varios parámetros;
• Módulo de Cálculo, que realiza cálculos mensuales de consumo, capacidades de compra y transmisión, así como la generación de declaraciones de suministro y transmisión de electricidad;
• Módulo de Balance, que monitorea las pérdidas por hora en secciones de la red eléctrica;
• Módulo de Reportes, que envía informes sobre el consumo por intervalos y genera otros informes;
• Módulo de Calculadora Tarifaria, que calcula el costo de la electricidad basado en tarifas existentes e identifica esquemas de compra de electricidad ventajosos;
• Módulo de Integración, que permite la interacción con sistemas de terceros a través de API;
• Módulo de Cuenta Personal del Consumidor, que divulga información a los consumidores de electricidad.

Programa de configuración «ES Configurator»

El programa «ES Configurator» está diseñado para configurar el medidor de electricidad ESM y funciona en el sistema operativo Windows.

La conexión entre el dispositivo ESM y un ordenador se puede establecer a través de varias interfaces:

• USB (con una longitud de cable que no exceda 1.5 m) para actualizaciones de firmware y configuración sin la alimentación principal del ESM;
• COM-1 para configuración local (a través de un convertidor de interfaz) o configuración remota (a través de un módem) utilizando una interfaz RS-485;
• LAN1 y LAN2 para conexión mediante conmutadores Ethernet;
• WLAN para la recolección/configuración de datos de forma remota.

Las capacidades del configurador incluyen:

• mediciones, como coeficientes de transformación de entrada para corriente y voltaje;
• reloj, para seleccionar la configuración de sincronización de tiempo;
• contabilidad, para elegir la duración del perfil (por ejemplo, Perfil 1 = 30 min; Perfil 2 = 5 min);
• tarifas, para configurar el horario tarifario;
• calidad, para seleccionar configuraciones para el registro de calidad de electricidad;
• configuraciones de puerto: COM-1, COM-2, TCP-cliente 1, TCP-cliente 2, TCP-cliente 3, TCP-cliente 4.

Interfaz Web de ESM

En casos donde no se pueda utilizar el software «ES Configurator», como cuando no hay un ordenador con sistema operativo Windows disponible, se puede realizar una configuración parcial del medidor a través de una interfaz web desde cualquier dispositivo accesible con acceso a Internet.

Las capacidades de la interfaz web incluyen:

• Mostrar información sobre el dispositivo y sus parámetros instalados.
• Mostrar resultados de medición de valores actuales para los parámetros medidos de corriente/voltaje.
• Mostrar diagramas vectoriales que representan los parámetros de corriente/voltaje.
• Armónicos: Valores actuales de los parámetros medidos de componentes armónicos de corriente/voltaje.
• Configuración de la conexión de red al dispositivo y configuración de puertos COM.

Manténgase atento a la continuación de este artículo. En él, discutiremos cómo configurar la consulta del medidor ESM en la plataforma Amivisor para organizar la medición de electricidad en media tensión basada en transformadores de medición Optimetrik.

Para cualquier pregunta relacionada con la configuración del sistema de medición de media tensión, comuníquese con el desarrollador del sistema Amivisor: la empresa «Energy Metering Technologies» (participante del parque tecnológico Astana Hub).