Los sistemas inteligentes de medición de electricidad están ganando gran popularidad por todo el mundo. Según Global Industry Analytics Inc. el mercado mundial de medidores inteligentes desde los 11.400 millones de dólares actuales para el año 2026 crecerá a 15,2 mil millones. Tal crecimiento no es sorprendente, los sistemas inteligentes de medición de electricidad tienen una serie de ventajas indispensables.

Los más evidentes son la disminución de gastos para la recopilación de lecturas de medidores y el aumento de precisión de cálculos para la electricidad. Pero si nos conformamos solamente con esto, entonces los gastos grandes para introducir los sistemas inteligentes tardarán mucho en costearse.
Las ventajas considerables además esconden la posibilidad de medir la electricidad por hora o por media hora. De primero, esto promete beneficios para los consumidores, que tienen la oportunidad de elegir una tarifa eléctrica más favorable, especialmente teniendo en cuenta los importantes descuentos para el consumo fuera de las horas punta. También hay ventajas para otros participantes del mercado eléctrico: las empresas generadoras podrán igualar cargas mediante la gestión de la demanda, y las empresas de redes eléctricas podrán analizar las pérdidas de energía por hora, lo que les permitirá enterarse a tiempo de su crecimiento en cualquier parte de la red eléctrica.

Otra ventaja consiste en que los medidores inteligentes no solamente fijan los volúmenes de consumo. Además, pueden transmitir información sobre parámetros de consumo – tensión, intensidad, potencia, etc. La recepción oportuna de dicha información permitirá identificar modos de operación desfavorables del equipo y prevenir accidentes.

Los modelos de medidores más avanzados son capaces de monitorear la calidad de energía eléctrica. Estos medidores permiten a los consumidores justificar casos de suministro de energía de baja calidad e incluso la culpa de la organización del suministro de energía en el fallo del equipo.

Sin duda, hay muchas ventajas de la introducción de sistemas inteligentes de medición de electricidad. Analicemos ahora los problemas de selección de equipos y examinemos en qué canales de comunicación se puede construir el sistema.

La elección de medidor

El medidor inteligente debe tener un módem incorporado para lectura remota o una interfaz digital para conectar un módem externo. Hoy en día, los medidores tienen interfaces de dos tipos RS-232 o RS-485. Si necesita conectar varios medidores a un módem, hay que elegir RS-485. En este caso, se puede conectar al menos 31 medidores a un módem. Y según la implementación de la interfaz RS-485, la cantidad de medidores de electricidad conectados al módem se puede ampliar hasta 127 dispositivos o hasta 255 (la información exacta se proporciona en el pasaporte del medidor).
Al elegir un medidor, es necesario tener en cuenta las condiciones de su explotación. Los medidores en una caja estándar se instalan en interiores o en armarios de seguridad al aire libre. Y en las empresas de suministro de energía, han ganado popularidad los medidores en el cuerpo “Split”.

Estos medidores se pueden instalar directamente en soportes en el espacio de los cables sin protección adicional contra la precipitación, ya que su cuerpo está impenetrado. Para el control de las lecturas por los consumidores, el medidor está equipado con una pantalla remota, a la que se transmiten los datos del medidor por un radiocanal.

Además, hay que prestar atención a la funcionalidad de los medidores. Las siguientes funciones pueden estar disponibles o no para diferentes modelos de medidores:

• Recopilación de lecturas, tanto actuales (en el momento de la encuesta) como archivadas (según el estado al comienzo de la hora/día/mes)
• Perfiles con fijación de potencia promediada durante 30 min. o 1 hora. Por lo general, el programa de configuración puede cambiar el período promedio y se puede configurar la recepción de datos de energía por minuto. Sin embargo, un cierto número de secciones se almacena en la memoria del medidor. Por lo tanto, cuanto más corto sea el período de promedio, más a menudo será necesario indagatoriar el medidor para que los datos antiguos no tengan tiempo de sobrescribirse con valores más recientes. También hay que tener en cuenta que existen modelos de medidores que pueden almacenar varios perfiles en su memoria. En este caso, el segundo perfil puede almacenar datos de potencia con un periodo distinto de integración, o datos promedios de otros parámetros de consumo (por ejemplo, la tensión).
• Parámetros de consumo (corrientes de fase, tensiones, potencias activas, reactivas y aparentes, factores de potencia, frecuencia, etc.)
• Registros con indicadores de la calidad de la energía eléctrica. Por lo general, los medidores registran la fecha y la hora de ocurrencia de las desviaciones de los estándares en términos de nivel de voltaje y frecuencia. Algunos modelos de medidores pueden registrar un conjunto de parámetros más elevado.
• Registros de desconexión total del medidor de la red o de cualquiera de las fases. Esta funcionalidad nos permite justificar una violación de los términos de los contratos con las empresas de energía en cuanto a la duración de los cortes de energía.
• Registros de violación de sellos electrónicos o antimagnéticos. Los medidores con esta funcionalidad nos permiten enviar notificaciones de alarma al personal de los proveedores de electricidad sobre casos de interferencia en el funcionamiento de los dispositivos de medición. (apertura de caja o tapa, influencia con un fuerte campo magnético)
• Relé incorporado. Proporciona una desconexión y conexión remota de la carga conectada al medidor. Algunos modelos de medidores nos permiten establecer el valor máximo de potencia, por encima del cual el relé del medidor se apaga por un tiempo y se vuelve a encender si el consumidor reduce la carga.
• Sincronización del tiempo. El tema de mantener la hora precisa se hace muy importante cuando se aplican tarifas de zona o tarifas horarias, así como para la formación de un balance preciso, cuando necesita estar seguro de una fijación única de lecturas para un grupo de medidores.

Tecnologías de comunicación e elección del módem

Los dispositivos inteligentes de medición de electricidad deben proporcionar la posibilidad de recibir datos de forma remota. Para hacer esto, se utilizan varios tipos de módems. Los módems pueden integrarse en el cuerpo del medidor o conectarse a la interfaz digital del medidor como un dispositivo separado.

Actualmente, las siguientes tecnologías de comunicación se utilizan para la lectura remota de datos de medidores:

• GSM / GPRS, NB-IoT: transmisión de datos a través de redes de celulares;
• RF, ZigBee: transmisión inalámbrica de datos a través de un canal de radio;
• PLC – transmisión de datos por los conductores de energía de cable y líneas aéreas;
• Wi-Fi, Ethernet: transmisión de datos a través de conexión a Internet;
• LPWAN, LoRaWAN: tecnología de “Internet de las cosas” con una transmisión inalámbrica de datos a través de un canal de radio.

Cada tecnología tiene sus propias peculiaridades, ventajas y desventajas, así que, recientemente comenzaron a aparecer tecnologías para recopilar datos de medidores a través de dos canales de comunicación (por ejemplo, PLC y radio).

Hay una gran variedad de parámetros que hay que tener en cuenta a la hora de elegir una tecnología y un módem:

• el número de medidores en el sistema;
• el conjunto de parámetros recopilados;
• la protección contra interferencias externas;
• la distancia entre el centro de recopilación de datos y los medidores;
• la probabilidad de apariencia de obstáculos para el paso de la señal;
• el coste de los equipos de transmisión y recepción del módem.

Hay que prestar atención a la cantidad de medidores y al conjunto de parámetros recopilados para elegir el equipo adecuado según la velocidad de intercambio de datos. Por ejemplo, al usar el protocolo LoRaWAN, puede recibir con éxito lecturas de miles de medidores, pero si necesita recopilar parámetros adicionales (por ejemplo, perfiles de potencia), entonces la cantidad de medidores mejor reducirla a unos cientos, de lo contrario la estación base no podrá hacer frente a la recepción de la cantidad total de datos de todos los medidores.

Los sistemas con módems integrados en el cuerpo del medidor son más seguros frente a las interferencias externas. Exactamente estos sistemas los que se recomienda instalar entre la población de zonas vulnerables, dando preferencia a los medidores “Split”.

A la hora de organizar la medición inteligente en ciudades y pueblos, es recomendable elegir sistemas con dispositivos de recopilación y transmisión de datos. Estos dispositivos brindan la recepción de datos de medidores a través de la radio o PLC. Según la información proporcionada por el fabricante del equipo, se puede seleccionar estaciones base LPWAN con cobertura de hasta 10 km, o estaciones base LoRaWAN que recopilan datos en un radio de hasta 5 km.

También se puede seleccionar tecnologías de redifusión de la señal, de un medidor a otro, tales como ZigBee o PLC, que pueden aumentar de manera muy notable la distancia entre el equipo receptor y los medidores más lejanos.

Al elegir una tecnología, también es necesario tener en cuenta el estado de la red y la probabilidad de interferencias. Por ejemplo, en una ciudad, las radiofrecuencias de 433 MHz pueden estar muy cargadas, lo que interferirá la señal.  En redes eléctricas desgastadas, las tecnologías de PLC pueden funcionar mal debido a la fuerte atenuación de la señal en lugares de giros y en redes sobrecargadas. Además, pueden generarse interferencias en equipos de los consumidores. La generación de interferencia a la radioseñal no es tan común, y las fuentes de interferencia con la señal que pasa a través de la red eléctrica no son bastante frecuentes. Al instalar estaciones base de recepción de la radioseñal, también es necesario tener en cuenta el terreno y los edificios altos, que pueden convertirse en un obstáculo para el paso de la señal.

Al evaluar el coste de los módems y dispositivos para recopilar y transmitir datos, es necesario tener en cuenta no solo los precios directos, sino también los relacionados.

Por ejemplo, para cubrir completamente un territorio, es necesario construir un soporte para colocar la antena a una altura bastante elevada, o instalar varias estaciones base, teniendo en cuenta el terreno y los edificios.

Recomendaciones para elegir una tecnología de comunicación

El software lanzado por nuestra empresa funciona con varios sistemas de medición de electricidad y es compatible con muchos medidores de diferentes fabricantes. Por lo tanto, tenemos una amplia experiencia en la elección de la tecnología de comunicación y estamos listos para compartirla.

Si es necesario organizar la recopilación remota de datos de medidores que se utilizan en la medición de electricidad comercial usando tarifas de electricidad por hora, sería mejor elegir canales de comunicación confiables y de alta velocidad. Las tecnologías GSM (GPRS o 3G) se muestran bien aquí.

Además, la elección a favor de GSM será apropiada cuando se organiza la recopilación remota en las subestaciones transformadoras, cuando es necesario conectar todos los medidores ubicados en la zona a un módem.

En un futuro cercano, las tecnologías de Internet de las cosas de los operadores celulares (NB-IoT) podrán reemplazar a GSM, ya que tienen una serie de ventajas (por ejemplo, la mayor seguridad al usar tarjetas SIM), pero de momento el coste de los servicios de este tipo de comunicación supera el coste de la transmisión de datos vía GPRS.

Las tecnologías de Internet de las cosas (LPWAN y LoRaWAN) funcionan bien en los pueblos con edificios de baja altura. Pero a la hora de elegir una estación base y su ubicación, hay que escoger con cuidado el terreno y es recomendable realizar una “inteligencia de señales” con mediciones del nivel de la radioseñal en varias partes del pueblo.

Al recopilar lecturas para edificios residenciales de varios apartamentos, se puede centrarse en el uso de ZigBee o tecnologías de transmisión de datos que combinan PLC y la radio. Las tecnologías “IoT” también funcionarán bien, pero hay que tener en cuenta la colocación más frecuente de estaciones base, ya que la señal no pasa bien a través de los muros de hormigón de los edificios de gran altura.

La elección del software

Las empresas distribuidoras de electricidad pueden tener medidores instalados para diferentes grupos de consumidores (empresas industriales y el sector público) y con distintas condiciones de la zona (áreas urbanas y rurales). Teniendo en cuenta todo esto, los especialistas de la empresa no pueden elegir solo una tecnología de recopilación de datos y se ven obligados a usar diferentes sistemas para ciertas condiciones.

A menudo vemos decenas de sistemas de diferentes fabricantes utilizados en una empresa, y el software se implementa para cada fabricante por separado para recopilar datos de los medidores.

En estos casos no es solamente muy complejo e incómodo mantener varios sistemas, sino, antes que nada, es casi imposible mantener una sola base de datos:

• No hay posibilidad de organizar el único despacho personal para los consumidores
• Surgen las dificultades en la formación de un balance común de electricidad para buscar pérdidas de energía eléctrica en secciones de la red eléctrica.

Las empresas tienen que integrar los programas de recopilación de datos con el sistema de cálculo para llevar todas las lecturas a una sola base de datos, lo que origina el aumento del coste de adquisición y el mantenimiento del software. En este caso, es mejor centrarse en soluciones de software que admitan múltiples tecnologías de recopilación de datos y recopilen datos para todos los medidores del sistema. Y el software de los fabricantes utilizarlo solo para configurar dispositivos de medición e instalaciones de comunicación.