Estructura basada en agentes para el control de una “Smart Grid”

Sánchez Perellón, Alberto (2016). Estructura basada en agentes para el control de una “Smart Grid”. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Descripción

Título: Estructura basada en agentes para el control de una “Smart Grid”
Autor/es:
  • Sánchez Perellón, Alberto
Director/es:
  • Fernández Beites, Luis
Tipo de Documento: Proyecto Fin de Carrera/Grado
Grado: Grado en Ingeniería en Tecnologías Industriales
Fecha: 2016
Materias:
Palabras Clave Informales: Red eléctrica, programación orientada a objetos, consumo energético, eficiencia, impacto ambiental, Matlab, Java, JADE, agentes, protocolo TCP/IP.
Escuela: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Departamento: Automática, Ingeniería Eléctrica y Electrónica e Informática Industrial
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

Texto completo

[img]
Vista Previa
PDF (Document Portable Format) - Se necesita un visor de ficheros PDF, como GSview, Xpdf o Adobe Acrobat Reader
Descargar (2MB) | Vista Previa

Resumen

Este trabajo consiste en el diseño de una estructura de control para una “Smart Grid”, en este caso una IDAPS (“Intelligent Distributed Autonomous Power System”), o Red Inteligente Autónoma Distribuida. Este tipo de red se caracteriza por su pequeño tamaño (una pequeña urbanización o un parque empresarial), por ser autoregulable y por poder funcionar de forma totalmente aislada de la red eléctrica en caso de un fallo en el suministro de la energía. El tipo de control elegido es mediante un sistema multiagente o MAS (“multiagent system”), debido a las ventajas que ofrece frente al control tradicional, como más adelante se explicará. A causa de la imposibilidad de simular en un entorno real, se ha optado por una simulación en un entorno informático, siendo el software elegido Matlab, más concretamente Simulink, para el diseño de la “Smart Grid” y Java para la programación de los agentes y su comunicación. Para la gestión de los mismos se utiliza JADE, y para la comunicación entre el MAS y Simulink, mat2jade. La elección de los mismos así como sus características principales están desarrolladas en el siguiente documento. Como parte de este resumen se puede decir que se la causa de utilizar tanto Matlab como Java fue la amplia aceptación que tienen, su facilidad de uso y las posibilidades de mejora que ofrecían. El motivo para elegir este tema es la importancia capital de las redes eléctricas hoy día. De su correcto funcionamiento depende la mayor parte de las actividades diarias llevadas a cabo en el mundo desarrollado, desde la iluminación y la climatización de todo tipo de edificios hasta el transporte de personas y mercancías, pasando por la mayoría de la industria. Es por ello que la manera de gestionarlo afecta de forma indirecta a todos estos puntos, por lo que una mejora en su eficiencia repercutiría de forma positiva en todos ellos. Las redes inteligentes y el control multiagente no sólo permiten una mayor eficacia, ya que son además capaces de resolver problemas de los que adolece la red eléctrica actual (control centralizado, necesidad de ajustar la oferta con la demanda) así como nuevos desafíos que se plantean (autogeneración mediante energías renovables, coches eléctricos). Las redes inteligentes plantean un cambio en la forma de producir y distribuir energía, pasando de un sistema lineal en el que se produce en un punto de la red y se consume en otro, a un modelo en el que cualquier punto puede ser productor de energía, consumidor o ambos. Considerando todos estos aspectos es cuando las propiedades exhibidas por los sistemas multiagentes son de especial utilidad. Propiedades como la capacidad de hacer funcionar parte de la red de forma aislada, tener un control disperso sin equipos o puntos críticos en la red o poseer la capacidad de gestionar y almacenar el excedente de la energía eléctrica producida por las energías renovables en sus horas pico. La estructura para este control consiste principalmente de la red simulada y el MAS con su correspondiente software de comunicación. Esta red se ha diseñado en Simulink debido a las facilidades que proporciona, como por ejemplo el uso de bibliotecas dedicadas a máquinas eléctricas y elementos de una red, “Simpowersystem”, el hecho de ser un entorno gráfico en el que es más sencillo trabajar o el mayor número de alternativas para comunicarse con Java debido a su amplia aceptación y uso. Esta red permite, así mismo, la comunicación a través de internet, según el protocolo TCP/IP, mediante las “S-function” de Matlab. La red consiste en unos generadores que simulan una potencia de autoconsumo instalada, ya sea mediante paneles solares o aerogeneradores. También forman parte las cargas, simulando el consumo, y teniendo cada una su propio interruptor de desconexión en caso de que produzca una sobrecarga o fallo del sistema. Para completar la red, ésta incluye un transformador de aislamiento, líneas de conexión con efectos capacitivos e inductivos y sistemas de medición. El sistema de control se realiza mediante llamadas externas a funciones de Matlab, que intercambian información con el sistema multiagente y realizan las instrucciones que éste le proporciona. Por otra parte, el sistema multiagente se realiza en Java, siendo gestionado por el software intermedio JADE. Éste se encarga de realizar las operaciones de comunicación entre los diferentes agentes, siendo capaz de crear, eliminar o proporcionar información sobre éstos. Este software intermedio simplifica en gran medida la implementación de sistemas multiagente gracias a sigue las especificaciones promovidas por la FIPA, y a un set de herramientas gráficas que ayudan en el tedioso proceso de depurar fallos durante las distintas fases de desarrollo del código. Se eligió este “middleware” sobre otros debido a su uso extendido, pudiendo ser utilizado en versiones actuales de Matlab y al cumplimiento de los estándares establecidos por la FIPA, como se ha dicho. El código utilizado para la comunicación entre la Red diseñada en Simulink y los agentes ha sido programado también en Java, utilizando para ello el código desarrollado en mat2jade y adaptándolo al ejemplo de este trabajo. Para ello se utilizó un IDE, prefiriéndose Eclipse debido a que el código inicial había sido escrito con este programa. El tipo de estructura utilizada por este programa es de cliente-servidor. Posee un agente encargado de recibir las instrucciones dadas por el MAS y transmitirlas mediante el protocolo TCP/IP a Simulink. Para que esas instrucciones puedan ser interpretadas, varias s-function llamadas desde Simulink recogen los datos del puerto de entrada para que puedan ser leídos e interpretados por la simulación. Así mismo, los datos enviados por la simulación a través de Internet son recibidos por el mismo agente, poniéndolo a disposición del sistema multiagente para que trabaje con esa información.

Más información

ID de Registro: 43858
Identificador DC: http://oa.upm.es/43858/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:43858
Depositado por: Biblioteca ETSI Industriales
Depositado el: 12 Nov 2016 17:38
Ultima Modificación: 12 Nov 2016 17:38
  • Open Access
  • Open Access
  • Sherpa-Romeo
    Compruebe si la revista anglosajona en la que ha publicado un artículo permite también su publicación en abierto.
  • Dulcinea
    Compruebe si la revista española en la que ha publicado un artículo permite también su publicación en abierto.
  • Recolecta
  • e-ciencia
  • Observatorio I+D+i UPM
  • OpenCourseWare UPM