La mejor herramienta para automatizar el sistema eléctrico
¿Qué nos permite automatizar?
Subestaciones eléctricas
La norma IEC 61850 fue diseñada para facilitar la automatización de subestaciones y permitir intercambiar información (interoperar) a equipos SCADA y protecciones de diferentes fabricantes.
Es en este ámbito donde la norma aprovecha todo su potencial principalmente en tres intercambios de información:
- Las comunicaciones cliente-servidor que permiten a sistemas SCADA o remotas de telecontrol monitorizar equipos de protección y control de cualquier fabricante que cumpla la norma.
- Las comunicaciones publicador-subscriptores que permiten a un equipo distribuir en una red ethernet sus estados digitales y usarlos bien para disparos, automatismos o enclavamientos (bloqueos) en otros equipos del sistema.
- Las comunicaciones de tipo publicador-subscriptores de envío de medida digital muestreada desde los equipos denominados Merging Units situados junto a los transformadores de medida.
Los expertos de la norma IEC 61850 pronto vieron que los principios de la misma podían servir para automatizar otros elementos del sistema eléctrico como las plantas de generación o incluso para la automatización de la distribución eléctrica.
Plantas de generación
Varios grupos de trabajo decidieron aplicar los principios de la norma IEC 61850 para automatizar plantas de generación:
- Plantas hidroeléctricas: IEC 61850-7-410.
- Generación distribuida: IEC 61400-7-420.
- Parques eólicos: IEC 61400-25-2.
La inclusión de la norma en el control de procesos llevó a los fabricantes de automatas programables a incluir modulos de clientes y servidores IEC 61850 en sus productos.
Redes de distribución
Con la inclusión de equipos IEC 61850 en los reconectadores o en los centros de transformación, la norma IEC 61850 abandona las redes de área local (LAN) y entra en las redes de área extensa (WAN).
Las empresas de distribución junto con los fabricantes desarrollan automatismos para aislar las faltas, reconectar circuitos y minimizar el tiempo sin servicio.
A los protocolos de comunicaciones de tipo publicador-subscriptor de la red de área local, la norma IEC 61850 les añade opciones routables que permiten enviar eventos digitales y medidas digitales (sincrofasores) sobre UDP a través de redes WAN, generalmente usando redes móviles con VPNs.
El informe técnico: IEC 61850-90-6 describe este punto.
Los pilares de la norma
El modelo de información
IEC 61850 crea un diccionario de nombres y un conjunto de estructuras normalizadas que incluyen la información necesaria para monitorizar y controlar los equipos del sistema eléctrico.
Se definen dos niveles de información:
Nodos lógicos: son estructuras de información que agrupan información de estados, medidas, mandos y ajustes y que definen:
- Funciones del sistema. Ejemplo: PIOC: Protection Instantaneous Overcurrent (ANSI 50).
- Componentes eléctricos. Ejemplo: XCBR: Circuit Breaker o interruptor de corte.
Datos: se definen plantillas que se usarán para identificar el contenido de cada dato que forma un nodo lógico. Las plantillas se agrupan en distintas categorías que incluyen:
- estados,
- medidas,
- mandos,
- ajustes,
- información descriptiva,
- información de auditoria.
Interoperabilidad: funcionalidad compatible
La norma IEC 61850 define la funcionalidad de los equipos y «obliga» a que los fabricantes desarrollen funcionalidades interoperables.
Con la norma IEC 61850, cualquier equipo que actúe como cliente (SCADA-HMI-RTU) podrá establecer una conexión con un servidor y acceder a la funcionalidad definida por la norma:
- Descubrir su modelo de información.
- Leer los datos de su modelo.
- Modificar ajustes.
- Solicitar mandos (Operar).
- Activar el envío de mensajes espontáneos ante cambios en las variables configuradas (Reports).
El documento IEC 61850-7-2 define la funcionalidad de la aplicación y el interfaz con los diferentes protocolos de comunicaciones.
Protocolos de comunicaciones específicos
Los intercambios de información dentro de una subestación tienen características y requisitos diferentes.
- Los mensajes de control que envía un operador desde un SCADA-HMI son mensajes cortos que deben respondese en unos cientos de milisegundos.
- La información de señales digitales requeridas para bloqueos o para disparos deben recibirse en unos pocos ms: normalmente 10-20 ms para enclavamientos o incluso 3 ms para disparos.
- Las medidas muestreadas deben ser muy precisas en sus tiempos de envio (jitter bajo) y requieren un ancho de banda importante transmitiendo más de 2000 tramas Ethernet por segundo.
Dado que no hay ningun protocolo que permita cumplir con todos los requisitos, la norma IEC 61850 selecciona los más adecuados o define los nuevos protocolos necesarios.
Ficheros XML de configuración e ingeniería definidas
El documento IEC 61850-6 define una sintaxis XML capaz de:
- Definir el modelo de información de los equipos.
- Definir las capacidades de información y servicios disponibles en los equipos.
- Definir los intercambios de información en el sistema.
- Especificar la topologia eléctrica del sistema.
- Unir la topología eléctrica con las funciones que proporcionan su información en los equipos instanciados.
Documentos base de la norma
| 1 | Introducción |
| 2 | Glosario |
| 3 | Requisitos generales |
| 4 | Gestion de sistemas y proyectos |
| 5 | Requisitios de comunicaciones para funciones y equipos |
| 6 | Lenguaje de configuración XML |
| 7-1 | Comunicaciones: principios y modelos |
| 7-2 | Interfaz de servicios de comunicaciones abstracto |
| 7-3 | Plantillas de datos |
| 7-4 | Nodos lógicos |
| 8-1 | Protocolo MMS y GOOSE |
| 9-2 | Medidas muestreadas |
| 10 | Pruebas de conformidad |
De los documentos normativos te recomiendo el documento IEC 61850-7-1 para entender la base de la norma y el documento IEC 61850-6 para conocer los ficheros de configuración y el proceso de ingeniería.
¿Quién redacta la norma?
Mayoritariamente el grupo de trabajo 10 del comité técnico 57 de la Comisión Electrotécnica Internacional
IEC TC 57 WG 10
300+
EXPERTOS
30+
PAISES
La norma se redacta por un grupo de expertos de las principales empresas que trabajan desarrollando equipos que la implementan y los técnicos de las eléctricas que los usan en sus sistema. A estos expertos se les unen varios consultores y los laboratorios de certificación que validan los productos.
¿Y si la norma tiene algo incorrecto?
TISSUES
Dado que no todos los usuarios de la norma colaboran en los comités de desarrollo de la IEC, en el año 2005 uno de los consultores más relevantes en la norma: Karheinz Schwarz creó una web donde los usuarios podíamos comentar aquellos puntos que considerabamos mal explicados o erróneos y obtener feedback sin esperar a las revisiones («ammendments») de la norma.
Actualmente, la web reside bajo la propia IEC.
¿Está cerrada la norma?
La norma IEC 61850 es una norma en continua mejora y evolución. Tras la publicación del primer ammendement de la edición 2 nos encontramos en la preparación de la edición 3.
¿Quién define y quién realiza las pruebas de homologación?
UCA Users group
La asociación «UCA Users group» define los procedimientos para acreditar a los laboratorios de certificación y los procedimientos para homologar los equipos IEC 61850
Entra a ver la frase más mitica de los certificados…
«The product has not been shown to be non-conforming to»
¿Quieres formarte en IEC 61850?
