SISTEMA Y METODO PARA LA DISTRIBUCION Y GESTION DE ENERGIA ELECTRICA.

Sistema y método para la distribución y gestión de la energía eléctrica que comprende (a) una primera unidad de toma de decisiones (101) configurada para procesar los algoritmos y estrategias basadas en técnicas de inteligencia artificial para determinar las acciones a realizar para establecer la distribución eléctrica;

(b) una segunda unidad de potencia (102) configurada para controlar las entradas y salidas de potencia, permitiendo abrir y cerrar circuitos y regular la potencia que circula por ellos, y en donde además gestiona los medios de almacenamiento, ya que pueden ser considerados como fuentes cuando suministran electricidad a los centros de consumo, y como centros de consumo cuando son ellos los que reciben electricidad de otras fuentes para incrementar su carga; y finalmente (c) una tercera unidad de control (103) que está configurada para modificar el comportamiento de los centros de consumo conectados a sus correspondientes buses de control con el fin de reducir el consumo energético global cuando sea necesario.

SISTEMA Y MÉTODO PARA LA DISTRIBUCiÓN Y GESTiÓN DE ENERGíA ELÉCTRICA

Objeto de la invención La presente invención está referida a un método y un sistema para la distribución y

Los contextos de aplicación de la invención son diversos, ya que se puede integrar en instalaciones de distribución de energía eléctrica de alta, media y baja potencia, conectadas a red o aisladas.

Estado de la técnica anterior

La sostenibilidad energética es uno de los principales retos a los que se enfrentan las sociedades modernas para garantizar que los recursos no se agotarán en algún momento. Con el fin de alcanzar la sostenibilidad energética se están produciendo avances en líneas de investigación relacionadas, como pueden ser las fuentes de energía renovables, los medios de almacenamiento, componentes energéticamente más eficientes, gestión energética y calidad de servicio.

La línea de gestión energética se caracteriza por aportar racionalidad a la generación, el transporte, la distribución y el consumo de electricidad. Se trata, por 3 O tanto, de optimizar la explotación de los recursos eléctricos de una forma racional, inteligente y proactiva en función de las necesidades en cada instante. Dicha gestión racional se puede aplicar en los diversos contextos en los que la electricidad es utilizada. Es un objeto de la presente invención un distribuidor y gestor de la electricidad que sea capaz de suministrar la electricidad producida por diversos 35 proveedores a diversos centros de consumo, optimizándose en función de las

necesidades mediante el control inteligente del comportamiento de los sistemas

demandantes de energía.

El estado de la técnica más cercano puede considerarse el documento de

5 Valdivieso-Sarabia y García-Chamizo "Multi-agent system model for distributed

power management simulation", INNOV 2010 -Proceedings of the Multí-Conference

on Innovatíve Developments in ICT (29 al 31 de Julio de 2010) . ISBN: 978-989-8425

15-7.

10 Explicación de la invención

El sistema y método objeto de la presente invención tiene por objeto racionalizar la

explotación de la energía eléctrica, utilizando criterios inteligentes de abastecimiento

para orquestar el comportamiento de cada componente de la red, en función de la

15 relevancia y naturaleza de los consumidores, de las expectativas del suministro, de

las características de la demanda, y de las experiencias previas. Para ello se utilizan

técnicas de inteligencia artificial distribuidas y escalables que tienen en cuenta todos

estos aspectos para determinar las acciones que han de realizar cada uno de los

componentes, ya sean generadores o centros de consumo, con el fin de optimizar la

2 O distribución de energía eléctrica. Las acciones permiten controlar el abastecimiento

seleccionando las fuentes y activando, desactivando o modificando el modo de

operación de los centros consumidores para optimizar el equilibrio entre el

suministro, el consumo y la satisfacción del usuario.

25 La invención se concibe como un sistema que comprende al menos un dispositivo

configurado para la distribución de la energía eléctrica suministrada por fuentes de

diversa naturaleza, entre los centros consumidores de potencia conectados en la

misma red. Asimismo, la red puede estar equipada con medios de almacenamiento,

tanto a corto, como a largo plazo, de energía eléctrica.

30

En un primer aspecto de la invención, los problemas técnicos planteados se

resuelven con el sistema para la distribución y gestión de la energía eléctrica que

comprende (a) una primera unidad de toma de decisiones configurada para procesar

los algoritmos y estrategias basadas en técnicas de inteligencia artificial para

35 determinar las acciones a realizar para establecer la distribución eléctrica; (b) una

segunda unidad de potencia configurada para controlar las entradas y salidas de

potencia, permitiendo abrir y cerrar circuitos y regular la potencia que circula por

ellos, y en donde además gestiona los medios de almacenamiento, ya que pueden

ser considerados como fuentes cuando suministran electricidad a los centros de

5 consumo, y como centros de consumo cuando son ellos los que requieren

electricidad de otras fuentes para incrementar su carga; y finalmente (c) una tercera

unidad de control que está configurada para modificar el comportamiento de los

centros de consumo conectados a sus correspondientes buses de control con el fin

de reducir el consumo energético global cuando sea necesario ..

10

En un segundo aspecto de la invención también se reivindica el método para la

distribución y gestión de la energía eléctrica, implementado en el sistema descrito y

que comprende las etapas de (a) toma de decisiones en donde se procesan los

algoritmos y estrategias basadas en técnicas de inteligencia artificial para determinar

15 las acciones a realizar para establecer la distribución eléctrica; (b) una etapa de

control de las entradas y salidas de potencia, permitiendo abrir y cerrar circuitos y

regular la potencia que circula por ellos, y en donde además gestiona los medios de

almacenamiento, ya que pueden ser considerados como fuentes cuando suministran

electricidad a los centros de consumo, y como centros de consumo cuando son ellos

2 O los que requieren electricidad de otras fuentes para incrementar su carga; y

finalmente (c) una etapa de control configurada para modificar el comportamiento de

los centros de consumo conectados a sus correspondientes buses de control con el

fin de reducir el consumo energético global cuando sea necesario.

25 A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus

variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes

o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de

la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de

la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de

30 ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Además,

la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones

particulares y preferidas aquí indicadas.

Breve descripción de las figuras

FIG 1. Muestra una vista esquemática del sistema objeto de la invención.

FIG 2. Muestra un segundo esquema de implementación del sistema objeto de la

invención.

5 Exposición detallada del modo de realización

Tal y como se muestra en las figuras adjuntas, el sistema para la distribución y

gestión de la electricidad, objeto de la presente invención comprende,

esencialmente, un regulador distribuido, escalable, dotado de buses de control y

10 múltiples entradas y salidas de potencia y que, a su vez, está gobernado por un

procesador de agentes inteligentes capaz de comunicarse utilizando redes de

comunicación.

El sistema 100, tal y como se muestra en la figura 1 comprende (a) una primera

15 unidad de toma de decisiones 101 configurada para procesar los algoritmos y

estrategias basadas en técnicas de inteligencia artificial para determinar las acciones

a realizar para establecer la distribución eléctrica; (b) una segunda unidad de

potencia 102 configurada para controlar las entradas y salidas de potencia,

permitiendo abrir y cerrar circuitos y regular la potencia que circula por ellos, y en

2 O donde además gestiona los medios de almacenamiento, ya que pueden ser

considerados como fuentes cuando suministran electricidad a los centros de

consumo, y como centros de consumo cuando son ellos los que requieren

electricidad de otras fuentes para incrementar su carga; y finalmente (c) una tercera

unidad de control 103 que está configurada para modificar el comportamiento de los

25 centros de consumo conectados a sus correspondientes buses de control con el fin

de reducir el consumo energético global cuando sea necesario.

Desde un punto de vista puramente físico, cada una de las unidades (101, 102, 103)

definidas...

5 10 15 1. Sistema para la distribución y gestión de la energía eléctrica (100) caracterizado porque comprende (a) una primera unidad de toma de decisiones (101) configurada para procesar los algoritmos y estrategias basadas en técnicas de inteligencia artificial para determinar las acciones a realizar para establecer la distribución eléctrica; (b) una segunda unidad de potencia (102) configurada para controlar las entradas y salidas de potencia, permitiendo abrir y cerrar circuitos y regular la potencia que circula por ellos, y en donde además gestiona los medios de almacenamiento, ya que pueden ser considerados como fuentes cuando suministran electricidad a los centros de consumo, y como centros de consumo cuando son ellos los que requieren electricidad de otras fuentes para incrementar su carga; y finalmente (c) una tercera unidad de control (103) que está configurada para modificar el comportamiento de los centros de consumo conectados a sus correspondientes buses de control con el fin de reducir el consumo energético global cuando sea necesario.

2 O 2. Sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 1 donde cada una de las unidades (101, 102, 103) se instancia como un módulo físico agrupados con, al menos, un módulo de toma de decisiones (1) .

25 3. Sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 1 donde cada una de las unidades (101, 102, 103) se instancia como un agente autónomo desplegado a lo largo de la instalación.

3 O 4. Sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la unidad de potencia (102) comprende, al menos, un módulo de regulación (2) que va siempre acoplado a un único módulo de toma de decisiones (1) , en donde dicho módulo de regulación (2) se encarga de monitorizar e interconectar las entradas y salidas eléctricas, regulando la potencia que fluye por cada interconexión; y donde este módulo de regulación (2) a su vez comprende una pluralidad de entradas y una pluralidad de salidas de potencia eléctrica.

35 5. Sistema (100) de acuerdo con las reivindicación 4 en donde el número de entradas y salidas se incrementa mediante el acoplamiento de distintos módulos de

regulación (2) entre sí, dado que cada una de estas entradas y salidas está

compuesta respectivamente por una cierna de conexión de potencia y por un

componente para la medición de la corriente eléctrica, tensión y factor de potencia; y

el conexionado eléctrico entre cada una de las entradas y salidas se realiza a través

5 de una unidad de reconfiguración de la interconexión eléctrica, situada en el propio

módulo de regulación (2) , donde la reconfiguración de dichas conexiones se realiza a

partir de las órdenes que recibe del módulo de toma de decisiones (1) .

6. Sistema (100) de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 3 donde la unidad de

10 potencia (102) en su versión autónoma se denomina agente de regulación (17) y

está dotado de una unidad de toma de decisiones embebida, configurada para tomar

decisiones y comunicarse con otros agentes de regulación (17) y unidades de toma

de decisiones (1) ; y donde, a su vez, la unidad de toma de decisiones embebida es

capaz de comunicarse utilizando redes de comunicación cableadas de la familia

15 Ethernet IEEE 802.3 e inalámbricas definidas en los estándares IEEE 802.11 (b, g, n) .

7. Sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 6 en donde cada uno de los

agentes de regulación (17) se asocia a un único componente eléctrico, ya sea fuente

o centro de consumo, encargándose de monitorizar la potencia que fluye a través de

2 O él, Y en el caso de que sea necesario, de regular la potencia que fluye entre su

entrada y su salida.

8. Sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 1 donde la unidad de control

(103) comprende al menos un módulo de control (3) que es insertado sobre el

25 conector situado a la derecha del módulo de toma de decisiones (1) , que es el

elemento físico definido para la unidad de toma de decisiones (101) ; y donde a su

vez, sucesivos módulos de control (3) pueden ser insertados a continuación del

último módulo de control (3) añadido sobre la unidad de toma de decisiones (101) ,

estando además dotado el módulo de control (3) de un bus de comunicaciones a los

3 O niveles de tensión y corriente apropiados para su correspondiente bus de control

conectado mediante la cierna, que varía en función del bus de control.

9. Sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la unidad de

control (103) es implementada físicamente como un agente de control (15) autónomo

35 que consiste en un módulo de control dotado de un computador embebido y de un

elemento para la monitorización de potencia, corriente y factor de potencia, de tal

forma que el módulo de control (3) adquiere la inteligencia necesaria para ser

autónomo, tomar decisiones, poder comunicarse con el resto de agentes de las

unidades de toma de decisiones (1) y modificar el comportamiento del centro de

5 consumo asociado a dicho agente de control (15) ; y donde además es capaz de

comunicarse utilizando redes de comunicación cableadas de la familia Ethernet IEEE

802.3 e inalámbricas definidas en los estándares IEEE 802.11 (b, g, n) .

10. Sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 1 donde la unidad de

10 toma de decisiones (101) tiene su implementación física en el módulo de toma de

decisiones (1) gobernado por un computador capaz de comunicarse utilizando redes

de comunicación cableadas de la familia Ethernet IEEE 802.3 e inalámbricas

definidas en los estándares IEEE 802.11 (b, g, n) , por lo que puede comunicarse con

otros módulos de toma de decisiones (1) y con los diversos agentes (15, 17) .

15

11. Método para la distribución y gestión de la energía eléctrica, implementado

en el sistema de las reivindicaciones 1 a 10 y que comprende las etapas de (a) toma

de decisiones en donde se procesan los algoritmos y estrategias basadas en

técnicas de inteligencia artificial para determinar las acciones a realizar para

2 O establecer la distribución eléctrica; (b) una etapa de control de las entradas y salidas

de potencia, permitiendo abrir y cerrar circuitos y regular la potencia que circula por

ellos, y en donde además gestiona los medios de almacenamiento, ya que pueden

ser considerados como fuentes cuando suministran electricidad a los centros de

consumo, y como centros de consumo cuando son ellos los que requieren

25 electricidad de otras fuentes para incrementar su carga; y finalmente (c) una etapa

de control configurada para modificar el comportamiento de los centros de consumo

conectados a sus correspondientes buses de control con el fin de reducir el consumo

energético global cuando sea necesario.

DIstribuidor Gestor de SIstema

Electricidad

(DGE) -

..., --

Functón UnIdad de Unidad de Toma 1-101 ---Unidad de

102-~103

potencia de daclslones control

/\. ./ ~ /,

./ \. ./ ........... ./ \.

/ \../ '-... / '\.

Módulos Agentes MódulO Toma Agentes de MódulOs deFlslco Regulación Regulación DecIsIones Control Control

(2) (17) (1) (15) (3)

FIG.1

Distribuidor Gestor de SIstema

Electricidad

(DGE) -

Función Unidad de Unidad de Toma -101 ---Unidad de

102-potencia de decisiones control -103

/\. ., / " 7'\.

./ \. ./ ........ ./ \.

Módulos Agentes MóduioToma Agentes de Módutosda

FIsIco Reguladón Regutacf6n Decisiones Control Control

(2) (17) (1) (15) (3)

Estructura Estructura Estructura Estructura Estructura

FIG.2

Semldlstrlbulda Dlstr1bulda Semldistribulda Distribuida Semldistr1bulda ESTRUCTURA HIBRIDA