ES2416256B1

ES2416256B1 - SYSTEM AND METHOD FOR THE DISTRIBUTION AND MANAGEMENT OF ELECTRICAL ENERGY

Info

Publication number: ES2416256B1
Application number: ES201101361A
Authority: ES
Inventors: Rafael Jesus VALDIVIESO SARABIA; Francisco Javier FERRÁNDEZ PASTOR; Juan Manuel Garcia Chamizo
Original assignee: Universidad de Alicante
Current assignee: Universidad de Alicante
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2014-05-27
Anticipated expiration: 2031-12-26
Also published as: WO2013098443A1; ES2416256A1

Abstract

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.System and method for the distribution and management of electrical energy comprising (a) a first decision-making unit (101) configured to process algorithms and strategies based on artificial intelligence techniques to determine the actions to be taken to establish the distribution electric; (b) a second power unit (102) configured to control the power inputs and outputs, allowing to open and close circuits and regulate the power that circulates through them, and where it also manages the storage media, since they can be considered as sources when they supply electricity to consumption centers, and as consumption centers when it is they who receive electricity from other sources to increase their load; and finally (c) a third control unit (103) that is configured to modify the behavior of the consumption centers connected to their corresponding control buses in order to reduce the overall energy consumption when necessary.

Description

SISTEMA Y ELÉCTRICA SYSTEM AND ELECTRICAL: MÉTODO PARA LA DISTRIBUCiÓN Y GESTiÓN DE ENERGíA METHOD FOR THE DISTRIBUTION AND MANAGEMENT FROM Energy

5 10 5 10: Objeto de la invención La presente invención está referida a un método y un sistema para la distribución y gestión de la electricidad cuya finalidad es racionalizar la explotación de la misma, utilizando criterios inteligentes de abastecimiento en función de la relevancia de los consumidores, de las expectativas del suministro, de las características de la demanda, y de las expectativas previas. Todo ello controlando 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. Object of the invention The present invention relates to a method and system for the distribution and management of electricity whose purpose is to rationalize the operation of the same, using intelligent supply criteria based on the relevance of consumers, expectations of the supply, of the characteristics of the demand, and of the previous expectations. All this by controlling the supply by selecting the sources and activating, deactivating or modifying the mode of operation of the consumer centers to optimize the balance between supply, consumption and user satisfaction.

15 fifteen: Los contextos de aplicación de la invención son diversos, ya que se puede integrar en instalaciones de distribución de energia eléctrica de alta, media y baja potencia, conectadas a red o aisladas. The application contexts of the invention are diverse, since it can be integrated into high, medium and low power electricity distribution facilities, connected to the grid or isolated.

20 25 20 25: 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 setvicio. State of the prior art Energy sustainability is one of the main challenges facing modern societies to ensure that resources will not be depleted at some point. In order to achieve energy sustainability, advances are being made in related lines of research, such as renewable energy sources, storage media, more energy efficient components, energy management and quality of service.

3 O 35 3 or 35: 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 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 proveedores a diversos centros de consumo, optimizándose en función de las The energy management line is characterized by providing rationality to the generation, transport, distribution and consumption of electricity. It is, therefore, to optimize the exploitation of electrical resources in a rational, intelligent and proactive way according to the needs at all times. Such rational management can be applied in the various contexts in which electricity is used. It is an object of the present invention a distributor and manager of electricity that is capable of supplying the electricity produced by various suppliers to various consumption centers, optimizing according to the

necesidades mediante el control inteligente del comportamiento de los sistemas demandantes de energía. needs through intelligent control of the behavior of energy demanding systems.

El estado de la técnica más cercano puede considerarse el documento de Valdivieso-Sarabia y Garcia-Chamizo "Mullí-agent system model tor dislributed power management simulationft INNOV 2010 -Proceedings of the Multi-Conference The closest state of the art can be considered the Valdivieso-Sarabia and Garcia-Chamizo document "Mullí-agent system model tor dislributed power management simulationft INNOV 2010 -Proceedings of the Multi-Conference

, ,

on Innovative Developments in ICT (29.131 de Julio de 2010). ISBN: 978-989-842515-7. on Innovative Developments in ICT (July 29,131, 2010). ISBN: 978-989-842515-7.

Explicación de la invención Explanation of the invention.

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 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 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. The purpose of the system and method of the present invention is to rationalize the exploitation of electric energy, using intelligent supply criteria to orchestrate the behavior of each component of the network, depending on the relevance and nature of consumers, of expectations of the supply, of the characteristics of the demand, and of the previous experiences. For this, distributed and scalable artificial intelligence techniques are used that take into account all these aspects to determine the actions that each of the components have to perform, whether they are generators or consumption centers, in order to optimize the distribution of electrical energy . The actions allow controlling the supply by selecting the sources and activating, deactivating or modifying the mode of operation of the consumer centers to optimize the balance between supply, consumption and user satisfaction.

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. The invention is conceived as a system comprising at least one device configured for the distribution of the electric energy supplied by sources of diverse nature, among the power consuming centers connected in the same network. Likewise, the network can be equipped with storage facilities, both short-term and long-term, of electrical energy.

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 determinar las acciones a realizar para establecer la distribución eléctrica; (b) una In a first aspect of the invention, the technical problems raised are solved with the system for the distribution and management of electrical energy comprising (a) a first decision-making unit configured to process algorithms and strategies based on intelligence techniques artificial to determine the actions to be taken to establish the electrical distribution; (b) one

segunda unidad de potencia configurada para controlar las entradas y salidas de second power unit configured to control the inputs and outputs of

potencia, permitiendo abrir y cerrar circuitos y regular la potencia que circula por power, allowing to open and close circuits and regulate the power that circulates through

ellos, y en donde ademas gestiona los medios de almacenamiento, ya que pueden them, and where it also manages the storage media, since they can

ser considerados como fuentes cuando suministran electricidad a los centros de be considered as sources when supplying electricity to the centers of

5 5: consumo, y como centros de consumo cuando son ellos los que requieren consumption, and as centers of consumption when they are the ones who require

electricidad de otras fuentes para incrementar su carga; y finalmente (c) una tercera electricity from other sources to increase its load; and finally (c) a third

unidad de control que está configurada para modificar el comportamiento de los control unit that is configured to modify the behavior of

centros de consumo conectados a sus correspondientes buses de control con el fin consumption centers connected to their corresponding control buses in order

de reducir el consumo energético global cuando sea necesario .. of reducing global energy consumption when necessary ..

10 10

En un segundo aspecto de la invención también se reivindica el método para la In a second aspect of the invention the method for the

distribución y gestión de la energía eléctrica, implementado en el sistema descrito y distribution and management of electrical energy, implemented in the system described and

que comprende las etapas de (a) toma de decisiones en donde se procesan los which includes the stages of (a) decision making where the

algoritmos y estrategias basadas en técnicas de inteligencia artificial para determinar algorithms and strategies based on artificial intelligence techniques to determine

15 fifteen: las acciones a realizar para establecer la distribución eléctrica; (b) una etapa de the actions to be carried out to establish the electricity distribution; (b) a stage of

control de las entradas y salidas de potencia, permitiendo abrir y cerrar circuitos y control of power inputs and outputs, allowing to open and close circuits and

regular la potencia que circula por ellos, y en donde además gestiona los medios de regulate the power that circulates through them, and where it also manages the means of

almacenamiento, ya que pueden ser considerados como fuentes cuando suministran storage, since they can be considered as sources when they supply

electricidad a los centros de consumo, y como centros de consumo cuando son ellos electricity to consumption centers, and as consumption centers when they are

2 O 2 o: los que requieren electricidad de otras fuentes para incrementar su carga; y those that require electricity from other sources to increase their load; Y

finalmente (e) una etapa de control configurada para modificar el comportamiento de finally (e) a control stage configured to modify the behavior of

los centros de consumo conectados a sus correspondientes buses de control con el consumption centers connected to their corresponding control buses with the

fin de reducir el consumo energético global cuando sea necesario. in order to reduce global energy consumption when necessary.

25 25: A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus Throughout the description and claims the word "comprises" and its

variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes variants are not intended to exclude other technical characteristics, additives, components

o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de or steps. For those skilled in the art, other objects, advantages and characteristics of

la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de the invention will be derived partly from the description and partly from the practice of

la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de the invention. The following examples and drawings are provided by way of

30 30: ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Además, illustration, and are not intended to be limiting of the present invention. Further,

la presente invención cubre ladas las posibles combinaciones de realizaciones The present invention covers all possible combinations of embodiments

particulares y preferidas aquí indicadas. particular and preferred here indicated.

Breve descripción de las figuras Brief description of the figures

FIG 1.-Muestra una vista esquemática del sistema objeto de la invención. FIG 1.- Shows a schematic view of the system object of the invention.

FIG 2. -Muestra un segundo esquema de implementación del sistema objeto de la FIG 2. - It shows a second scheme of implementation of the system object of the

invención. invention.

5 5: Exposición detallada del modo de realización Detailed presentation of the embodiment

Tal y como se muestra en las figuras adjuntas, el sistema para la distribución y As shown in the attached figures, the system for distribution and

gestión de la electricidad, objeto de la presente invención comprende, Electricity management, object of the present invention comprises,

esencialmente, un regulador distribuido, escalable, dolado de buses de control y essentially, a distributed, scalable, dolado control bus controller and

10 10: múltiples entradas y salidas de potencia y que, a su vez, está gobernado por un multiple power inputs and outputs and which, in turn, is governed by a

procesador de agentes inteligentes capaz de comunicarse utilizando redes de intelligent agent processor capable of communicating using networks of

comunicación. communication.

El sistema 100, tal y como se muestra en la figura 1 comprende (a) una primera System 100, as shown in Figure 1, comprises (a) a first

15 fifteen: unidad de toma de decisiones 101 configurada para procesar los algoritmos y decision making unit 101 configured to process the algorithms and

estrategias basadas en técnicas de inteligencia artificial para determinar las acciones strategies based on artificial intelligence techniques to determine the actions

a realizar para establecer la distribución eléctrica; (b) una segunda unidad de to be carried out to establish the electrical distribution; (b) a second unit of

potencia 102 configurada para controlar las entradas y salidas de potencia, power 102 configured to control power inputs and outputs,

permitiendo abrir y cerrar circuitos y regular la potencia que circula por ellos, y en allowing to open and close circuits and regulate the power that circulates through them, and in

2 O 2 o: donde además gestiona los medios de almacenamiento, ya que pueden ser where it also manages the storage media, since they can be

considerados como fuentes cuando suministran electricidad a los centros de considered as sources when supplying electricity to the centers of

consumo, y como centros de consumo cuando son ellos los que requieren consumption, and as centers of consumption when they are the ones who require

unidad de control 103 que está configurada para modificar el comportamiento de los control unit 103 that is configured to modify the behavior of the

25 25: centros de consumo conectados a sus correspondientes buses de control con el fin consumption centers connected to their corresponding control buses in order

de reducir el consumo energético global cuando sea necesario. of reducing global energy consumption when necessary.

Desde un punto de vista puramente físico, cada una de las unidades (101 ,102,103) From a purely physical point of view, each of the units (101, 102,103)

definidas a nivel funcional se puede instanciar en dos familias de dispositivos físicos, defined at the functional level can be instantiated into two families of physical devices,

30 30: denominados módulos y agentes. Así pues, los módulos han de instalarse called modules and agents. Thus, the modules must be installed

agrupados con, al menos, un módulo de toma de decisiones 1. En cambio, los grouped with at least one decision-making module 1. Instead, the

agentes son autónomos en su funcionamiento, por lo que pueden estar desplegados agents are autonomous in their operation, so they can be deployed

a lo largo de la instalación. El empleo de módulos o agentes dependerá del tipo de throughout the installation. The use of modules or agents will depend on the type of

instalación a gestionar ya que, en cada caso, será más conveniente utilizar uno u installation to manage since, in each case, it will be more convenient to use one or

35 35: otros o ambos, sin que por ello se desvirtúe el objeto de la invención. others or both, without thereby distorting the object of the invention.

La unidad de potencia 102 da lugar a dos tipos de dispositivos físicos en función del The power unit 102 results in two types of physical devices depending on the

tipo de organización que se quiera implementar. Así pues, la unidad de potencia 102 type of organization that you want to implement. Thus, the power unit 102

comprende, al menos, un módulo de regulación 2 que va siempre acoplado a un it comprises at least one regulation module 2 that is always coupled to a

5 5: único módulo de toma de decisiones 1. single module of decision making 1.

El módulo de regulación 2 se encarga de monitorizar e interconectar las entradas y Regulation module 2 is responsible for monitoring and interconnecting the inputs and

salidas eléctricas, regulando la potencia que fluye por cada interconexión. Este electrical outputs, regulating the power flowing through each interconnection. This

módulo de regulación 2 a su vez comprende una pluralidad de entradas y una regulation module 2 in turn comprises a plurality of inputs and a

10 10: pluralidad de salidas de potencia eléctrica. El número de entradas y salidas se plurality of electrical power outputs. The number of inputs and outputs is

incrementa mediante el acoplamiento de distintos módulos de regulación 2 entre si. increases by coupling different regulation modules 2 with each other.

A su vez, cada una de estas entradas y salidas está compuesta respectivamente por In turn, each of these inputs and outputs is composed respectively of

una clema de conexión de potencia y por un componente para la medición de la a power connection terminal and a component for measuring the

corriente eléctrica, tensión y factor de potencia. El conexionado eléctrico entre cada electric current, voltage and power factor. The electrical connection between each

15 fifteen: una de las entradas y salidas se realiza a través de una unidad de reconfiguración de one of the inputs and outputs is done through a reconfiguration unit of

la interconexión eléctrica, situada en el propio módulo de regulación 2. La the electrical interconnection, located in the regulation module itself 2. The

reconfiguración de dichas conexiones se realiza a partir de las órdenes que recibe reconfiguration of these connections is made from the orders it receives

del módulo de toma de decisiones 1. of the decision making module 1.

2 O 2 o: El dispositivo que hace las funciones de unidad de potencia 102 en su versión The device that performs the functions of power unit 102 in its version

autónoma se denomina agente de regulación 17 que, a diferencia del módulo de autonomous is called regulatory agent 17 which, unlike the module of

regulación 2, es autónomo ya que está dotado de una unidad de toma de decisiones regulation 2, is autonomous since it is equipped with a decision-making unit

embebida, que es capaz de tomar decisiones y de comunicarse con otros agentes de embedded, which is capable of making decisions and communicating with other agents of

regulación 17 y unidades de toma de decisiones 1. A su vez, la unidad de toma de regulation 17 and decision-making units 1. In turn, the decision-making unit

25 25: decisiones embebida es capaz de comunicarse utilizando redes de comunicación embedded decisions is able to communicate using communication networks

cableadas de la familia Ethernet IEEE 802.3 e inalámbricas definidas en los wired Ethernet IEEE 802.3 family and wireless defined in the

estándares IEEE 802.11 (b,g,n). IEEE 802.11 standards (b, g, n).

Cada uno de los agentes de regulación 17 se asocia a un único componente Each of the regulatory agents 17 is associated with a single component

3 O 3 o: eléctrico, ya sea fuente o centro de consumo, encargándose de monitorizar la electrical, either source or center of consumption, in charge of monitoring the

potencia que fluye a través de él, yen el caso de que sea necesario, de regular la power that flows through it, and if necessary, to regulate the

potencia que fluye entre su entrada y su salida. power flowing between its input and its output.

La unidad de control 103 tiene la finalidad de modificar el comportamiento de uno o The control unit 103 has the purpose of modifying the behavior of one or

35 35: varios centros de consumo con el objetivo de reducir el consumo energético. Se several consumption centers with the objective of reducing energy consumption. Be

particulariza la unidad de control 103 en módulos de control 3 que son insertados sobre el 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 . particularizes the control unit 103 in control modules 3 that are inserted on the connector to the right of the decision making module 1, which is the physical element defined for the decision making unit 101.

A su vez, sucesivos módulos de control 3 pueden ser insertados a continuación del último módulo de control 3 anadido sobre la unidad de toma de decisiones 101. El módulo de control 3 está dotado de un bus de comunicaciones a los niveles de tensión y corriente apropiados para su correspondiente bus de control conectado mediante la cierna, que varía en función del bus de control. In turn, successive control modules 3 can be inserted after the last control module 3 added on the decision making unit 101. The control module 3 is provided with a communications bus at the appropriate voltage and current levels for its corresponding control bus connected by the lock, which varies depending on the control bus.

La unidad de control 1 03 es implementada físicamente como un agente de control 15 autónomo que consiste en un módulo de control dolado de un com putador embebido y de un elemento para la monitorización de potencia , corriente y factor de potencia. De esta forma, 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 consumo asociado a dicho agente de control 15. Al igual que los agentes de regulación 17, es capaz de comunicarse utilizando redes de comunicación cableadas de la familia Ethernet IEEE 802.3 e inalámbricas definidas en los estándares IEEE The control unit 1 03 is physically implemented as an autonomous control agent 15 consisting of a gilded control module of an embedded computer and an element for monitoring power, current and power factor. In this way, the control module 3 acquires the intelligence necessary to be autonomous, make decisions, be able to communicate with the other agents of the decision-making units 1 and modify the behavior of the consumption center associated with said control agent 15 Like the regulatory agents 17, it is able to communicate using wired communication networks of the IEEE 802.3 and wireless Ethernet family defined in the IEEE standards

802.11 (b,g,n). 802.11 (b, g, n).

Como se ha indicado, la unidad de toma de decisiones 101 tiene su implementación física en el módulo de toma de decisiones 1. Este módulo está 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 As indicated, the decision-making unit 101 has its physical implementation in the decision-making module 1. This module is governed by a computer capable of communicating using wired communication networks of the IEEE 802.3 and wireless Ethernet family defined in IEEE standards

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) alcanzando los siguientes objetivos: 802.11 (b, g, n), so it can communicate with other decision-making modules 1 and with the various agents (15.17), achieving the following objectives:

Escalar las capacidades de interconexión eléctrica y de computación, reconfigurar y reprogramar las estrategias de interconexión eléctrica y control de aparatos, monitorizar el estado de cada módulo y las mediciones eléctricas de forma remota, gestionar manualmente las estrategias de interconexión eléctrica y control de aparatos, y Scale the capabilities of electrical and computer interconnection, reconfigure and reprogram the strategies of electrical interconnection and control of devices, monitor the status of each module and electrical measurements remotely, manually manage the strategies of electrical interconnection and control of devices, and

realizar tareas de mantenimiento y actualización en remoto. Perform maintenance and update tasks remotely.

El computador esta dolado de una cierna de conexión de módulos de regulación por la izquierda que contiene el bus que permite enviar las acciones que debe realizar 5 dichos módulos y un conector de módulos de control, por la derecha, que envía las acciones que debe realizar cada uno de los módulos insertados. The computer is gilded with a control module connection latch on the left that contains the bus that allows to send the actions to be performed by said modules and a control module connector, on the right, which sends the actions to be performed Each of the modules inserted.

Las unidades de toma de decisiones 101 son capaces de comunicarse entre sí y con los distintos tipos de agentes, con el fin de distribuir la potencia disponible de las 10 fuentes entre los centros de consumo mediante protocolos de negociación distribuidos y escalables. Las acciones a realizar por cada uno de los módulos y agentes son consensuadas entre todos ellos utilizando protocolos de negociación, estrategias, algoritmos y técnicas de inteligencia artificial que toman como parámetros los criterios de optimización, las lecturas de potencia que llega a cada The decision-making units 101 are able to communicate with each other and with the different types of agents, in order to distribute the available power of the 10 sources among the consumption centers through distributed and scalable negotiation protocols. The actions to be carried out by each of the modules and agents are agreed between all of them using negotiation protocols, strategies, algorithms and artificial intelligence techniques that take as parameters the optimization criteria, the power readings that reach each

15 una de las entradas y las lecturas de los requerimientos energéticos de cada una de las salidas de los módulos y agentes de regulación. 15 one of the inputs and readings of the energy requirements of each of the outputs of the modules and regulating agents.

Los criterios de optimización determinan las entradas de potencia a utilizar para alimentar a los componentes conectados a cada una de las salidas y reconfigurables The optimization criteria determine the power inputs to be used to power the components connected to each of the outputs and reconfigurable

20 a lo largo del tiempo. Los criterios permiten dar prioridad a las fuentes de energía menos contaminantes, a las que presentan un coste económico menor o a las que minimizan ambos parámetros. 20 over time. The criteria allow prioritizing less polluting energy sources, those with a lower economic cost or those that minimize both parameters.

Las estrategias de toma de decisiones pueden determinar que haya que disminuir el Decision-making strategies may determine that the

25 consumo eléctrico, por lo que se podrán realizar dos tipos de acciones. Si la instalación está dotada de unidades de control 103, ya sean módulos de control conectados al módulo de toma de decisiones o bien agentes de control, se les solicita que deshabiliten funcionalidades que no sean criticas de sus respectivos centros de consumo. En el caso de que esto no sea suficiente o no existan ni 25 electricity consumption, so you can perform two types of actions. If the installation is equipped with control units 103, whether they are control modules connected to the decision-making module or control agents, they are requested to disable functionalities that are not critical of their respective consumption centers. In the event that this is not enough or there are neither

30 módulos, ni agentes de control, entonces se solicita a la unidad de potencia 102, ya sean módulos o agentes, que deje de suministrar potencia a aquellas salidas que alimenten a aparatos eléctricos que puedan ser apagados sin perjuicio alguno para los usuarios. Esta capacidad hace viable que empresas suministradoras de electricidad y/o responsables del correcto funcionamiento de la red eléctrica soliciten 30 modules, or control agents, then the power unit 102, whether modules or agents, is requested to stop supplying power to those outputs that supply electrical appliances that can be turned off without prejudice to users. This capacity makes it feasible for electricity supply companies and / or responsible for the proper functioning of the power grid to request

35 dichas reducciones de consumo, como un ahorro energético preventivo ante posibles 35 said reductions in consumption, such as preventive energy savings in the event

situaciones de congestión eléctrica, picos de demanda, control de tensión, o cualquier requerimiento técnico o económico que vaya en pro del beneficio colectivo. electric congestion situations, demand peaks, voltage control, or any technical or economic requirement that goes for the collective benefit.

5 5: El sistema 100 no ha de verse como un elemento aislado, sino que está integrado dentro de una red eléctrica, por 10 que en función de la capacidad de generación de las fuentes asociadas a él, es capaz de, o bien exportar los excedentes de potencia generada, o en caso contrario, importar potencia de sistemas 100 vecinos. The system 100 is not to be seen as an isolated element, but is integrated into an electrical network, because depending on the generation capacity of the sources associated with it, it is capable of either exporting excess power generated, or otherwise, import power from 100 neighboring systems.

10 10: Una vez que se ha consensuado la planificación de la potencia eléctrica para un determinado periodo de tiempo, se realiza la regulación e interconexión entre entradas y salidas de potencia y las posibles modificaciones de comportamiento de los diversos centros de consumo de la instalación. Once the planning of the electrical power for a certain period of time has been agreed upon, the regulation and interconnection between power inputs and outputs and the possible behavior modifications of the various centers of consumption of the installation are carried out.

15 2 O 15 2 O: Los contextos de la aplicación son diversos, ya que pueden integrarse en instalaciones de distribución de energía eléctrica (alta, baja y media), edificios, industrias y viviendas; transporte, aparatos y máquinas eléctricas, así como redes eléctricas en general. El sistema puede ser utilizado en una gran diversidad de contextos de aplicación existentes, se definen tres estructuras o formas de organización de los distintos módulos y agentes en una instalación de los requerimientos, tal y como se observa en la figura 2. The contexts of the application are diverse, since they can be integrated into electrical energy distribution facilities (high, low and medium), buildings, industries and housing; transport, electrical appliances and machines, as well as electrical networks in general. The system can be used in a wide variety of existing application contexts, three structures or forms of organization of the different modules and agents are defined in an installation of the requirements, as shown in Figure 2.

25 30 25 30: En primer lugar, se define una organización semidistribuida donde se produce la comunicación entre conjuntos de módulos de regulación y control agrupados con un único módulo de toma de decisiones, al conjunto de módulos se denomina MRCT permitiendo el intercambio de información y, por tanto, los procesos de negociación entre los diversos MRCT, que se encuentran distribuidos en la instalación. Esta arquitectura permite escalar el sistema mediante la inserción de nuevos MRCT, ya que cada uno de ellos es capaz de gestionar y realizar las tareas de cómputo acordes a un conjunto de fuentes y de centro de consumo conectados. A su vez, cada uno de estos MRCT puede aumentar el número de fuentes y de centros de consumo a gestionar, añadiendo nuevos módulos de regulación y control, respectivamente. First, a semi-distributed organization is defined where communication occurs between sets of regulation and control modules grouped with a single decision-making module, the set of modules is called MRCT allowing the exchange of information and, therefore, the negotiation processes between the various MRCTs, which are distributed in the installation. This architecture allows the system to be scaled by inserting new MRCTs, since each one of them is capable of managing and performing computational tasks according to a set of connected sources and consumption centers. In turn, each of these MRCTs can increase the number of sources and consumption centers to manage, adding new regulation and control modules, respectively.

35 35: La organización totalmente distribuida está basada en un dispositivo HW gobernado por un SW específico, denominado agente, que se encarga de monitorizar y The fully distributed organization is based on an HW device governed by a specific SW, called an agent, which is responsible for monitoring and

gestionar a un único componente eléctrico, ya sea fuente, medio de almacenamiento manage a single electrical component, whether source, storage medium

o centro de consumo. En función del tipo de componente eléctrico a gestionar, los agentes se denominan agente de regulación, para fuentes y medios de almacenamiento y agentes de control para centros demandantes de energía. la comunicación se produce a nivel de agentes, por lo que habrá un agente por cada uno de los componentes eléctricos a gestionar. La escalabilidad del sistema se consigue insertando un nuevo agente por cada uno de los nueve, . componentes eléctricos a gestionar. Al insertar el nuevo agente configurack .. adecuadamente es capaz de interactuar con el resto de agentes del sistema de forma transparente. or consumption center. Depending on the type of electrical component to be managed, the agents are called a regulating agent, for sources and storage media and control agents for energy demanding centers. communication occurs at the agent level, so there will be an agent for each of the electrical components to be managed. The scalability of the system is achieved by inserting a new agent for each of the nine,. electrical components to manage. By inserting the new agent configurack .. it is capable of interacting with the other agents of the system in a transparent way.

La organización híbrida se da en instalaciones dotadas de MRCT y de agentes. En este caso, la comunicación se realiza entre MRCT y agentes, permitiendo las negociaciones entre las fuentes y centros de consumo que gestionan cada MRCT con los agentes que se encargan de gestionar a cada componente eléctrico individual. The hybrid organization is in facilities equipped with MRCT and agents. In this case, communication takes place between MRCT and agents, allowing negotiations between the sources and consumption centers that manage each MRCT with the agents that are responsible for managing each individual electrical component.

Finalmente, cabe recalcar que los aspectos más innovadores de la presente invención residen en que: Finally, it should be noted that the most innovative aspects of the present invention are that:

Distribuye la potencia eléctrica entre un número determinado de entradas y salidas. Las entradas pueden provenir de varias fuentes de energía y las salidas se distribuyen hacia diferentes circuitos según la estrategia establecida para la gestión del consumo. Utiliza técnicas de inteligencia artificial distribuidas para obtener una distribución eléctrica consensuada acorde a los criterios definidos para cada instalación a gestionar. Las técnicas basadas en inteligencia artificial permiten configurar cada instalación adaptándose a las necesidades estabtecidas. Permite utilizar los criterios que más interesen en cada momento, como pueden ser: el mayor aprovechamiento de fuentes de energía renovable, minimizar el coste económico, mayor generación potencia, combinación de los a nteriores criterios. Los criterios son reconfigurables para cada centro de consumo. Distributes the electrical power between a certain number of inputs and outputs. The inputs can come from various energy sources and the outputs are distributed to different circuits according to the strategy established for consumption management. It uses distributed artificial intelligence techniques to obtain an agreed electrical distribution according to the criteria defined for each installation to be managed. Artificial intelligence based techniques allow you to configure each installation adapting to the established needs. It allows to use the criteria that most interest in each moment, such as: the greater use of renewable energy sources, minimizing the economic cost, greater power generation, combination of the previous criteria. The criteria are reconfigurable for each consumption center.

Es capaz de obtener información del entorno exterior. Esto permite utilizar estrategias de gestión energética proactivas, con el objetivo de conocer con suficiente anticipación las posibles situaciones o fenómenos que puedan darse, para seguidamente establecer las acciones preventivas correspondientes. Por ejemplo: utilizar las predicciones del tiempo para calcular la producción energética y los requerimientos de climatización. Otro ejemplo es, obtener información sobre alertas de seguridad, alarmas y robos en los vecindarios cercanos, para desencadenar acciones preventivas como simular que la vivienda está habitada ylo configurar el sistema de seguridad y vigilancia en un modo de detección extremo. El comportamiento es dinamico y progresivo, ya que es capaz de aprender a partir de las acciones correctoras que el usuario pueda realizar. A la hora de planificar tiene en cuenta los medios de almacenamiento de energía o baterías disponibles. Es aplicable a diversas instalaciones o contextos de aplicación (ver contextos de aplicación), ya que mediante el uso adecuado de módulos y/o agentes, se pueden crear sistemas como el de la invención 1 00 basados en organizaciones semidistribuidas, totalmente distribuidas o híbridas que pueden integrarse y ser interoperables. Permite reducir el consumo eléctrico general de la instalación mediante el apagado selectivo de aparatos que demandan potencia y/o modificando el comportamiento de dichos aparatos para que requieran una menor potencia. Permite controlar el comportamiento de los aparatos que demandan potencia, siempre y cuando estén dotados de un bus de control. Es distribuido, en mayor o menor grado en función de la arquitectura utilizada. Es escalable, añadiendo nuevos módulos o agentes. It is able to obtain information from the outside environment. This allows proactive energy management strategies to be used, with the objective of knowing in advance the possible situations or phenomena that may occur, to then establish the corresponding preventive actions. For example: use weather forecasts to calculate energy production and air conditioning requirements. Another example is to obtain information on security alerts, alarms and robberies in nearby neighborhoods, to trigger preventive actions such as simulating that the house is inhabited and configure the security and surveillance system in an extreme detection mode. The behavior is dynamic and progressive, since it is able to learn from the corrective actions that the user can perform. When planning, take into account the available energy storage means or batteries. It is applicable to various installations or application contexts (see application contexts), since through the appropriate use of modules and / or agents, systems such as that of the invention may be created based on semi-distributed, fully distributed or hybrid organizations that They can integrate and be interoperable. It allows to reduce the general electrical consumption of the installation by means of the selective shutdown of devices that demand power and / or modifying the behavior of said devices so that they require less power. It allows to control the behavior of the devices that demand power, as long as they are equipped with a control bus. It is distributed, to a greater or lesser degree depending on the architecture used. It is scalable, adding new modules or agents.

Claims

1. System for the distribution and management of electrical energy (100) 5 characterized in that it comprises (a) a first decision-making unit

(101) configured to process algorithms and strategies based on artificial intelligence techniques to determine the actions to be taken to establish the electrical distribution; (b) a second power unit (102) configured to control the power inputs and outputs, allowing to open and close circuits and regulate the power that circulates through them, and where it also manages the storage media, since they can be considered as sources when they supply electricity to the centers of consumption, and as centers of consumption when they are those that require electricity from other sources to increase their load; and finally (e) a third control unit (103) that is configured to

15 modify the behavior of the consumption centers connected to their corresponding control buses in order to reduce global energy consumption when necessary.

2. System (100) according to claim 1 wherein each of the

20 units (101, 102, 103) are instantiated as a physical module grouped with at least one decision module (1).

3. System (100) according to claim 1 wherein each of the

Units (101, 102, 103) are instantiated as a stand-alone agent deployed throughout the installation.

4. System (100) according to claim 1 wherein the power unit (102) comprises at least one regulation module (2) that is always coupled to a single decision-making module (1), in where said module of

30 regulation (2) is responsible for monitoring and interconnecting the electrical inputs and outputs, regulating the power flowing through each interconnection; and where this regulation module (2) in turn comprises a plurality of inputs and a plurality of electrical power outputs.

35 5. System (100) according to claim 4 wherein the number of inputs and outputs is increased by coupling different modules of

regulación {2} entre si, dado que cada una de estas entradas y salidas esta regulation {2} with each other, since each of these inputs and outputs is

compuesta respectivamente por una cierna de conexión de potencia y por un respectively composed of a power connection lock and a

componente para la medición de la corriente eléctrica , tensión y factor de potencia; y component for measuring electrical current, voltage and power factor; Y

el conexionado eléctrico entre cada una de las entradas y salidas se realiza a través The electrical connection between each of the inputs and outputs is done through

5 5: de una unidad de reconfiguración de la interconexión eléctrica, situada en el propio of a reconfiguration unit of the electrical interconnection, located in the own

módulo de regulación (2), donde la reconfiguración de dichas conexiones se realiza a regulation module (2), where the reconfiguration of said connections is carried out at

partir de las órdenes que recibe del módulo de toma de decisiones (1). from the orders you receive from the decision-making module (1).

6. Sistema (100) de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 3 donde la unidad de 6. System (100) according to claims 1 and 3 wherein the unit of

10 10: potencia (102) en su versión autónoma se denomina agente de regulación (17) y power (102) in its autonomous version is called the regulating agent (17) and

está dotado de una unidad de toma de decisiones embebida, configurada para tomar It is equipped with an embedded decision-making unit, configured to take

decisiones y comunicarse con otros agentes de regulación (17) y unidades de toma decisions and communicate with other regulatory agents (17) and making units

de decisiones (1); y donde, a su vez, la unidad de toma de decisiones embebida es of decisions (1); and where, in turn, the embedded decision making unit is

capaz de comunicarse utilizando redes de comunicación cableadas de la familia able to communicate using family wired communication networks

15 fifteen: Ethernet IEEE 802.3 e inalámbricas definidas en los estándares IEEE 802.11 (b,g,n). Ethernet IEEE 802.3 and wireless defined in IEEE 802.11 standards (b, g, n).

7. Sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 6 en donde cada uno de los 7. System (100) according to claim 6 wherein each of the

agentes de regulación (17) se asocia a un único componente eléctrico, ya sea fuente Regulating agents (17) are associated with a single electrical component, either source

o centro de consumo, encargándose de monitorizar la potencia que fluye a través de or consumption center, in charge of monitoring the power that flows through

2 O 2 o: él, y en el caso de que sea necesario, de regular la potencia que fluye entre su he, and if necessary, to regulate the power flowing between his

entrada y su salida. Entry and exit.

8. Sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 1 donde la unidad de control 8. System (100) according to claim 1 wherein the control unit

(103) comprende al menos un módulo de control (3) que es insertado sobre el (103) comprises at least one control module (3) that is inserted over the

25 25: conector situado a la derecha del módulo de toma de decisiones (1), que es el connector located to the right of the decision-making module (1), which is the

elemento físico definido para la unidad de toma de decisiones (101); y donde a su physical element defined for the decision making unit (101); and where to his

vez, sucesivos módulos de control (3) pueden ser insertados a continuación del once, successive control modules (3) can be inserted after the

último módulo de control (3) añadido sobre la unidad de toma de decisiones (101), last control module (3) added to the decision making unit (101),

estando además dotado el módulo de control (3) de un bus de comunicaciones a los the control module (3) is also provided with a communications bus to the

3 O 3 o: niveles de tensión y corriente apropiados para su correspondiente bus de control appropriate voltage and current levels for its corresponding control bus

conectado mediante la cierna, que varía en función del bus de control. connected by the lock, which varies depending on the control bus.

9. Sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la unidad de 9. System (100) according to claim 1 wherein the unit of

control (103) es implementada físicamente como un agente de control (15) autónomo control (103) is physically implemented as an autonomous control agent (15)

35 35: que consiste en un módulo de control dotado de un computador embebido y de un which consists of a control module equipped with an embedded computer and a

elemento para la monitorización de potencia, corriente y factor de potencia, de tal element for monitoring power, current and power factor, of such

forma que el módulo de control (3) adquiere la inteligencia necesaria para ser so that the control module (3) acquires the intelligence necessary to be

autónomo, tomar decisiones, poder comunicarse con el resto de agentes de las autonomous, make decisions, be able to communicate with the other agents of the

unidades de loma de decisiones (1) y modificar el comportamiento del centro de decision-making units (1) and modify the behavior of the center of

5 5: consumo asociado a dicho agente de control (15); y donde además es capaz de consumption associated with said control agent (15); and where he is also able to

comunicarse utilizando redes de comunicación cableadas de la familia Ethernet IEEE communicate using wired communication networks of the IEEE Ethernet family

802.3 e inalámbricas definidas en los estándares IEEE 802.11 (b,g,n). 802.3 and wireless defined in the IEEE 802.11 standards (b, g, n).

10. Sistema (100) de acuerdo con la reivindicación 1 donde la unidad de 10. System (100) according to claim 1 wherein the unit of

10 10: toma de decisiones (101) tiene su implementación física en el módulo de toma de decision-making (101) has its physical implementation in the module of decision-making

decisiones (1) gobernado por un computador capaz de comunicarse utilizando redes decisions (1) governed by a computer capable of communicating using networks

de comunicación cableadas de la familia Ethernet IEEE 802.3 e inalámbricas communication cables of the IEEE 802.3 Ethernet family and wireless

definidas en los estándares IEEE 802.11 (b,g,n), por lo que puede comunicarse con defined in the IEEE 802.11 standards (b, g, n), so you can communicate with

otros módulos de toma de decisiones (1) Y con los diversos agentes (15,17). other decision-making modules (1) And with the various agents (15.17).

15 fifteen

11 . Método para la distribución y gestión de la energía eléctrica, implementado eleven . Method for distribution and management of electrical energy, implemented

en el sistema de las reivindicaciones 1 a 10 y que comprende las etapas de (a) toma in the system of claims 1 to 10 and comprising the steps of (a) taking

de decisiones en donde se procesan los algoritmos y estrategias basadas en of decisions where algorithms and strategies based on

técnicas de inteligencia artificial para determinar las acciones a realizar para artificial intelligence techniques to determine the actions to be taken to

2 O 2 o: establecer la distribución eléctrica; (b) una etapa de control de las entradas y salidas establish the electrical distribution; (b) a stage of control of the inputs and outputs

de potencia, permitiendo abrir y cerrar circuitos y regular la potencia que circula por of power, allowing to open and close circuits and regulate the power that circulates through

ellos, y en donde además gestiona los medios de almacenamiento, ya que pueden them, and where it also manages the storage media, since they can

25 25: electricidad de otras fuentes para incrementar su carga; y finalmente (c) una etapa electricity from other sources to increase its load; and finally (c) a stage

de control configurada para modificar el comportamiento de los centros de consumo control configured to modify the behavior of consumption centers

conectados a sus correspondientes buses de control con el fin de reducir el consumo connected to their corresponding control buses in order to reduce consumption

energético global cuando sea necesario. Global energy when necessary.