Análisis e implementación de una plataforma para el estudio de las comunicaciones de una microrred eléctrica mediante un sistema embebido

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas

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Resumen

This monograph presents the design and simulation of a smart grid with device interconnection using Internet of Things (IoT) technologies and embedded platforms based on Raspberry Pi. The main objective is to analyze and validate communication architectures that enable distributed, resilient, and efficient management of renewable energy resources in simulated urban environments. Photovoltaic and wind generation models are implemented using discrete-event simulation in Simulink, whose data is transmitted to physical nodes managed by Raspberry Pi computers in charge of monitoring, visualizing, and exchanging energy information. Different communication topologies, particularly star and mesh, are evaluated, analyzing their advantages and limitations in terms of latency, fault tolerance, and scalability. Additionally, a cross-platform graphical interface is developed in Python to represent the state of each node, enable decentralized decision-making, and simulate energy lending logic between nodes. The results obtained demonstrate the technical feasibility of the proposed solution, as well as its potential for application in real-world environments where energy autonomy, remote monitoring, and resilience to communication failures are required.

Descripción

Esta monografía presenta el diseño y la simulación de una microrred eléctrica inteligente con interconexión de dispositivos mediante tecnologías de Internet de las Cosas (IoT) y plataformas embebidas basadas en Raspberry Pi. El objetivo principal es analizar y validar arquitecturas de comunicación que permitan una gestión distribuida, resiliente y eficiente de recursos energéticos renovables en entornos urbanos simulados. Se implementan modelos de generación fotovoltaica y eólica mediante simulación de eventos discretos en Simulink, cuyos datos se transmiten a nodos físicos gestionados por unas Raspberry Pi encargados de supervisar, visualizar e intercambiar información energética. Se evalúan diferentes topologías de comunicación, particularmente estrella y malla, analizando sus ventajas y limitaciones en términos de latencia, tolerancia a fallos y escalabilidad. Adicionalmente, se desarrolla una interfaz gráfica multiplataforma en Python para representar el estado de cada nodo, permitir la toma de decisiones descentralizadas y simular lógicas de préstamo de energía entre nodos. Los resultados obtenidos demuestran la viabilidad técnica de la solución propuesta, así como su potencial de aplicación en entornos reales donde se requiera autonomía energética, monitoreo remoto y resiliencia ante fallos de comunicación.

Palabras clave

Microrred, Internet de las cosas (IoT), Sistemas embebidos, Energía renovable

Materias

Ingeniería Electrónica -- Tesis y disertaciones académicas

Citación