Contexto
Un conjunto de módulos solares y sus inversores, por sí solos, no pueden conectarse directamente a la red eléctrica. Es imprescindible contar con un sistema que, en función de los requisitos y restricciones establecidos por los operadores de red, actúe como controlador centralizado. Este sistema garantiza que la instalación opere dentro de los límites definidos por el código de red correspondiente, asegurando así la integración segura y eficiente de la planta en el sistema eléctrico. Este elemento se denomina Controlador de Planta o Power Plant Controller (PPC), y en este contexto, se mencionarán aspectos esenciales de su funcionamiento y características.
Power Plant Controller (PPC)
El Ingecon Sun Plant Controller de Ingeteam, este PPC permite integrar todos los componentes de medición y control, además de las comunicaciones que le permiten gestionar la planta. Además de poder controlar otros sistemas como bancos de baterías y estaciones de producción de hidrógeno verde. Tambien se le pueden conectar sistemas de compensación de potencia reactiva, con tal de tener mayor posibilidad de gestionar la producción de energía de manera eficiente.
La principal función del la PPC es analizar el flujo de potencia activa y reactiva intercambiado en el punto de conexión con la red, utilizando un analizador de potencia en este punto. Con esta información, ademas de la recopilada de los dispositivos de la instalacion, se computa dinámicamente la consigna óptima para los inversores y otros sistemas activos. Siempre utilizando estrategias de control para cada dispositivo y dando prioridad a la configuracion determinada por el usuario.
El PPC se comunica con los inversores y otros dispositivos a través de protocolos estándar como Modbus TCP/IP o IEC 60870-5-104. La comunicación se realiza mediante Ethernet y fibra óptica, utilizando switches industriales para garantizar la fiabilidad y robustez de la red.
Además, el PPC puede integrarse con sistemas SCADA para una supervisión y control más amplios de la planta.
El Desafío
Actualmente, el análisis del funcionamiento del Power Plant Controller en plantas en operación o en proceso de puesta en marcha requiere el uso de herramientas de programación específicas del fabricante y acceso al código fuente implementado en el controlador. Esta dependencia complica la supervisión y diagnóstico, ya que exige disponer del código fuente y contar con personal altamente especializado.
Esta herramienta permite visualizar en tiempo real los estados y variables internas del Power Plant Controller a través de una interfaz intuitiva, sin necesidad de acceder al código fuente. La solución se ejecutará en un PC local de la planta y estará orientada a facilitar el trabajo de equipos de I+D, puesta en marcha, postventa y clientes finales, mejorando así la accesibilidad y eficiencia en la monitorización y análisis del sistema.
La Solución
Una aplicación funcional con una arquitectura hexagonal, empleando un backend en Python con FastAPI para la comunicación Modbus TCP y un frontend ligero con Stimulus.js para la visualización de datos. La herramienta resultante permite a diversos usuarios, desde equipos de puesta en marcha hasta clientes finales, supervisar estados, modificar consignas y analizar el comportamiento del PPC a través de una interfaz intuitiva y accesible, mejorando significativamente la eficiencia operativa y la capacidad de diagnóstico en la gestión del PPC.
Características Clave
Offline-First
Arquitectura diseñada para cargar y operar con datos cacheados localmente.
Protocolo Modbus
Comunicación directa con el hardware industrial a través de una pasarela Modbus.
Visualización
Gráficos interactivos de potencia activa, reactiva y tensión en tiempo real.
Stack Tecnológico
El proyecto se construyó utilizando tecnologías modernas para asegurar rendimiento y mantenibilidad:
- Frontend: Jinja2 + StimulusJS para la lógica de interfaz.
- Backend: FastAPI (Python) para la gestión de peticiones y comunicación Modbus.
- Base de Datos: No se requiere.
- Sistema Operativo: Windows 10/11.
La herramienta por dentro
