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Comunicación de contadores: No apueste por las normas equivocadas
Examina el papel de las actuales normas de interoperabilidad y pone en duda que sean realmente interoperables. Examina PRIME, G3-PLC y OSGP y determina si la interoperabilidad es realmente en todo el sistema o sólo en unas pocas capas de referencia de todo el modelo de comunicación.
Crecimiento de los proyectos de contadores eléctricos inteligentes: Hype vs. Realidad
El número de proyectos piloto con contadores electrónicos inteligentes en los que se ha utilizado con éxito la comunicación a doble cara sigue creciendo. Esta creciente información de referencia nos permite evaluar tanto tecnologías individuales como los requisitos de soluciones más complejas. No cabe duda de que se han realizado multitud de bonitas presentaciones en papel o electrónicas en las que se han descrito los resultados de estos proyectos.
Los clientes y usuarios finales (empresas de servicios públicos) están convencidos de que no es necesario inventar nada nuevo, porque la respuesta ya existe y todo funciona perfectamente. De hecho, es difícil recibir los resultados reales de los proyectos realizados y, por ello, es difícil evaluarlos de forma razonable y demostrable.
El sector de los servicios públicos no está preparado para los contadores inteligentes
En primer lugar, se descubre la nula o (en el mejor de los casos) escasa preparación técnica de los operadores de sistemas de distribución. La verdad es que el desarrollo en el sector de la energía estaba evolucionando y, tradicionalmente, era muy conservador. Las posibilidades que ofrecía la lectura automatizada de contadores fueron recibidas con escepticismo por los técnicos de las compañías eléctricas cuando se plantearon inicialmente.
Hoy en día, podríamos decir que el progreso técnico les ha pillado absolutamente desprevenidos desde el punto de vista técnico, así como desde el punto de vista de la disposición a elegir una solución ofrecida. Las decisiones políticas que han llevado los electrodomésticos modernos con todas sus ventajas e inconvenientes a los hogares, y los requisitos para el despliegue de contadores inteligentes (con nuevas tecnologías de comunicación), con el fin de resolver los equilibrios energéticos, se han recibido como un auténtico shock para los ingenieros energéticos.
Al parecer, no hay expertos en el sector eléctrico que puedan comprender realmente las posibilidades técnicas y que sean capaces de sugerir una solución útil. En el mejor de los casos, sólo se estaban creando equipos de expertos.
Los directivos con falta de conocimientos técnicos empezaron a utilizar una palabra que se convirtió en un mantra para ellos: «interoperabilidad». Discutían con otro sector (en este caso el de las telecomunicaciones), en el que las normas están claramente definidas y la interoperabilidad aporta precios más bajos e independencia de los vendedores. Sin embargo, no tienen en cuenta lo que precedió a la normalización en el sector de las telecomunicaciones.
Un enfoque equivocado de las normas
Al principio, había una solución propietaria que, en primer lugar, se ponía a punto técnicamente y, posteriormente, como solución estable, se lanzaba al mercado. El concurso de soluciones únicas precedió a la elección final de la mejor. Además, la norma en telecomunicaciones lo resuelve todo en todas las capas del modelo de comunicación ISO/OSI. Los productores tienen instrucciones totalmente claras y los clientes disponen de procedimientos exactamente descritos para comprobar que la solución se ha entregado según lo especificado.
En el sector energético no ha ocurrido nada parecido. Sólo somos testigos de los notables mensajes mediáticos de varios fabricantes de chipsets. Sólo para aclarar: podemos hablar de solución interoperable sólo bajo la condición de que se describan con precisión las actividades individuales en capas individuales del modelo ISO/OSI. Es demasiado poco describirlas mediante una norma que sólo da recomendaciones límite o describe el intercambio de datos en la capa más alta (es decir, la séptima aplicación). Por desgracia, una «norma» así definida no basta para lograr una interoperabilidad total; es sólo una solución a medio camino.
¿Qué pasa con las Normas?
Hoy en día se exigen (más bien se ofrecen) tres soluciones llamadas «estandarizadas», que deberían ser interoperables, según las declaraciones de los productores. Estas son: PRIME, G3-PLC y OSGP. Las dos primeras soluciones se basan en la moderna modulación OFDM y prometen una alta velocidad de transmisión. Pero esperen un segundo, el entusiasmo se calma inmediatamente después de que nos enteramos de que el protocolo DLMS se utiliza en la capa de aplicación, que es el mismo disparate que una situación en la que un Ferrari de Fórmula Uno tira de un semirremolque de 30 toneladas.
PRIME
El datagrama se reparte entre todas las subportadoras. Si faltan un par de ellas, no se entrega todo el datagrama y hay que repetirlo todo. Si se establece la tasa de modulación más alta, el procesador no es capaz de reparar errores (el corrector FEC está desactivado), lo que se traduce en tasas de comunicación muy bajas y una falta de fiabilidad general.
G3-PLC
El menor número de subportadoras da lugar a un sistema ligeramente más estable, pero la velocidad de comunicación proclamada (si se lee atentamente la documentación del fabricante) está garantizada en la banda de frecuencias 10 – 500 kHz. En la banda CENELEC (10 – 150 kHz), la velocidad de comunicación sólo alcanza los 4,5 kB/s. Si se añaden los requisitos para DLMS, hasta el más diletante se da cuenta de que éste no es el camino correcto. Uno de los proyectos G3-PLC revela una velocidad de comunicación final de 2,5 B/s (no se trata de un error tipográfico).
OSGP
Esta solución no presenta en absoluto una tasa de comunicación elevada. Es muy estable y el número de contadores electrónicos instalados es realmente impresionante. Sin embargo, aquí acaban los aspectos positivos. La capa de aplicación contiene el protocolo interoperable OSGP (y usted recibirá todo el apoyo posible a la misma), pero si desea comunicarse, no hay otra manera que comprar un chipset del único productor en el mundo.
Toda la información necesaria para el soporte de comunicación no es pública, y algunos de ellos están protegidos por patentes. Si los requisitos del cliente, por un lado, y la oferta del fabricante, por otro, coinciden, todo va bien. Si no, mala suerte.
Resumen
Si resumimos, podemos sacar la siguiente conclusión (poco alentadora): todos los sistemas interoperables se basan en un único productor de chipsets. La aparición de un mayor número de productores sólo es ilusoria, ya que las soluciones alternativas se basan en el mismo procesador de señales (poco competitivo desde el punto de vista del precio).
Además, estos sistemas están diseñados como sistemas AMM y no son capaces de integrar los nuevos requisitos de la Smart Grid (descentralización del control, garantía de respuesta en el tiempo, soporte significativo de soluciones multiutilidad, etc.). Así pues, es necesario volver al principio y proponer una solución que se ajuste a las técnicas.
Datos binarios y necesidad de eficiencia
Encendamos la luz a la profundidad de todo el problema y echemos un vistazo al siguiente pequeño análisis: a nivel del e-metro, los datos medidos se almacenan en el registro que está presente en el sistema binario. Por ejemplo, el número 999,999,999 (no hay un número más alto en el e-metro) puede ser presentado por 4 Bytes (es decir 32 bits).
| Sistema de códigos | Número de bytes necesarios para la presentación |
| Sistema binario | 4 |
| Código ASCII | 9 |
| UNICODE | 18 |
| Wide UNICODE | 36 |
Si queremos ver este número en ASCII del sistema antiguo, necesitaremos más del doble de espacio. Si utilizamos caracteres anchos UNICODE, el número de Bytes se multiplica por diez. El aficionado puede decir que esto es insignificante, ¡pero debemos recordar que los datos se transfieren en modo serie bit a bit!
En el pasado, era necesario ordenar los valores para que los distribuidores de energía pudieran entenderse. Por eso se propusieron los códigos OBIS y el sistema COSEM. El espacio de direcciones del código OBIS tiene una estructura similar a una dirección de Internet, se define en 6 Bytes, lo que da un espacio de direcciones de 248, (número 281.474.976.710.656). Sin embargo, ¡necesita recibir como máximo 100 registros del e-metro!
El camino hacia las redes inteligentes
Está claro que el enfoque estructurado definido en COSEM y OBIS es muy transparente, y realmente queda bien sobre el papel. Si un sistema de este tipo es propuesto y utilizado por grandes consumidores, en los que los costes de construcción y funcionamiento de los canales de comunicación son insignificantes, no hay razón para anularlo. Sin embargo, en una situación de servicio a millones de lugares, y sin posibilidad (por coste, o por razones técnicas) de utilizar conexiones de alta velocidad, no es posible pretender que todo vaya bien así.
Definamos los requisitos atendiendo a las necesidades de los distribuidores de energía, haciendo hincapié en los requisitos de ciberseguridad, implicando al cliente final y (por último, pero no por ello menos importante) aceptando las características del canal de transmisión. La regla de oro dice que el sistema es tan fuerte como su eslabón más débil. Y debido al hecho de que las Smart Grids incluyen todos los dispositivos de potencia, un análisis similar podría utilizarse también para los sistemas de redes de distribución de control.