OFDM óptimo para la comunicación bidireccional en las redes eléctricas inteligentes

OFDM optimal for bi-directional communication in smart grid

En este artículo se diseña un sistema OFDM óptimo para la comunicación bidireccional en las redes eléctricas inteligentes. La transmisión se realiza simulando un canal con ruido clase A, el cual es característico de las líneas eléctricas de alto, medio y bajo voltaje. 

El sistema OFDM es óptimo porque se emplean constelaciones bidimensionales rotadas: rectangular, circular y hexagonal de cuatro y dieciséis símbolos que tienen mejores desempeños comparados a sus contrapartes que son las constelaciones sin rotar. 

El OFDM óptimo disminuye la probabilidad de error de bits como mínimo de 1x10-2 cuando se comparan con OFDM-QAM, en un canal con ruido clase A.

INTRODUCCIÓN

Redes eléctricas inteligentes es un término que se utiliza para referirse a la próxima generación de redes eléctricas, en la cual la distribución y manejo de la electricidad necesita de comunicación bidireccional y capacidad computacional para realizar supervisión, eficiencia, confiabilidad y seguridad [1,2,3,4].

La red inteligente se espera que modernice la red eléctrica actual, lo cual implica supervisión, (se tendrá monitoreo en tiempo real del consumo eléctrico, estado de la red, calidad de la energía

eléctrica suministrada por cada uno de los sistemas de generación eléctrica interconectados), protección y optimización automática de la operación de los sistemas interconectados a la red eléctrica (por ejemplo se colocan medidores inteligentes en la red de generación, transmisión y distribución, los cuales realizan cálculos de parámetros en tiempo real y toman auto decisión en caso de falla).

La Figura 1 muestra la concepción de una red eléctrica inteligente de acuerdo a [4]. Este modelo presenta tres tipos de consumidores: Red de Área de Casa (HAN: Home Area Network), Red de Área de Edificio (BAN: Building Area Network) y Red de Área de Industrial (IAN: Industrial Area Network). Dentro de estas áreas se tiene una Infrastructura Avanzada de Supervisión (AMI: Advanced Metering Infrastructure) es el despliegue para la supervisión del flujo de datos. En la Figura 2 se muestra por ejemplo el uso de AMI en las HAN’s [4].

De acuerdo a lo expuestos en los párrafos anteriores, la red eléctrica requiere de una red bidireccional de comunicación de datos. Para realizar la comunicación se proponen varias infraestructuras, por ejemplo: que sean inalámbricas, sistema óptico o se emplee la misma línea eléctrica.

En este artículo se propone para la comunicación de datos en la red eléctrica inteligente un sistema de transmisión/rececpión utilizando un OFDM óptimo. El desempeño se determina para un canal de transmisión con la línea eléctrica de alto, medio y bajo voltaje, lo cual equivale a tener un ruido clase A, este ruido está constituido por un ruido Gaussiano más un ruido impulsivo.