Ansi

1I.- INTRODUCCIN

El desarrollo tecnolgico de las sociedades va asociado a una mayor demanda de

la energa elctrica. Para poder satisfacer este aumento en la demanda de la

electricidad es necesario ampliar los sistemas de energa elctrica, los cuales se

encargan de la produccin, transporte y distribucin de la electricidad hasta los

distintos consumidores. Estos sistemas de energa elctrica estn formados por

tres subsistemas:

- Sistema de generacin: centrales que generan energa elctrica a partir de

energas primarias.

- Sistema de transporte (transmisin en Mxico): se encarga de transportar a alta o

muy alta tensin la electricidad producida en las centrales de generacin. Unos

puntos crticos de estos sistemas, al ser los centros donde se conectan distintas

lneas de la red de transporte, son las subestaciones de transporte o transmisin.

- Sistema de distribucin: se encarga de distribuir la energa elctrica entre los

distintos consumidores.

Este creciente desarrollo (crecimiento e interconexin) de los sistemas de

transporte o transmisin de energa elctrica, provocado por el aumento en la

demanda de electricidad, supone una mayor complejidad de los mismos y, por

tanto, conlleva una serie de necesidades relacionadas con el control, proteccin y

medida de los elementos de sus subestaciones:

- Necesidad de control de los distintos elementos de una subestacin de

transporte: as, por ejemplo, es necesario poder modificar la relacin de

transformacin de los transformadores de potencia o poder conectar/desconectar

las bancadas de condensadores de la subestacin con el fin de regular las

tensiones y los flujos de potencia reactiva.

- Adems, es obvio que este control no debe poder realizarse nicamente in situ

mediante operarios que se desplacen a la subestacin, ya que estos

desplazamientos pueden llegar a ser largos, lo que supondra largos tiempos de

averas y, por tanto, unas prdidas importantes en el suministro, sino que debe

poder llevarse a cabo a travs de computadores situados en centros alejados de la

misma. Esto exige un sistema de comunicaciones rpido y eficiente.

2- Necesidad de un sistema de proteccin seguro, es decir, que siempre que deba

actuar acte, y selectivo, es decir, que no acte si no tiene que actuar.

- Necesidad de un buen sistema de medida, fundamental para el correcto

funcionamiento de los dos sistemas anteriores: sistema de control y sistema de

proteccin.

- Necesidad de que las funciones anteriores puedan realizarse de manera

automtica dentro de la subestacin.

Para satisfacer estas necesidades se utilizan: un sistema de proteccin, un sistema

de medida y un sistema de control. En los ltimos 10 aos se ha producido un

importante desarrollo en estos sistemas en dos vertientes:

- Automatizacin de los sistemas: para ello el factor clave es la implantacin

progresiva de tecnologa digital basada en microprocesadores y tcnicas

numricas de proceso de seal en los equipos de proteccin, control y medida.

- Integracin de las funciones: se basa en la utilizacin de un mismo canal de

comunicaciones para los distintos sistemas (proteccin, control y medida), en la

existencia de un nico software y en el empleo de equipos multifuncin, capaces

de realizar distintas funciones de proteccin, control y medida.

La automatizacin de los sistemas y la integracin de las funciones aportan las

siguientes ventajas:

- Reduccin del cableado entre componentes: lo que supone, en primer lugar, una

mayor claridad en el diseo y a la hora de reparar algn componente de la

subestacin y, en segundo lugar, un abaratamiento en los costes de la instalacin.

- Aumento de las capacidades de registro: lo cual proporciona un seguimiento ms

amplio de todos los elementos de la subestacin.

- Desarrollo y abaratamiento de los sistemas de comunicacin: lo cual nos

proporcionar un mayor control sobre todas las instalaciones elctricas, mediante

un acceso ms rpido y eficiente a los distintos dispositivos de proteccin, control

y medida.

3Otro aspecto importante en este desarrollo son los acuerdos y normas referentes a

los protocolos a utilizar, con el fin de crear sistemas abiertos basados en

estndares internacionales que permiten que las aplicaciones sean ejecutadas en

sistemas de diferentes fabricantes y que para su crecimiento puedan

interconectarse con dispositivos de diversos fabricantes e interactuar con otras

aplicaciones desarrolladas bajo el mismo principio.

Por lo tanto, en lo referente a la proteccin, medicin y control de las

subestaciones del sistema elctrico, a lo que se tiende actualmente es a crear

sistemas integrados que realicen las tres funciones de proteccin, medicin y

control, en los cuales se utilice tecnologa digital para mejorar las comunicaciones

entre los distintos elementos del mismo y en los que se sigan unos protocolos

normalizados internacionalmente para facilitar posibles ampliaciones.

4II.-MOTIVACIN DEL PROYECTO

La empresa SOCOIN tiene como cliente, entre otros, a la Comisin Federal de

Electricidad de Mxico (CFE). Actualmente la CFE exige, en sus proyectos

referidos a la construccin o remodelacin de subestaciones, la implantacin de

unos sistemas integrados de proteccin, medicin y control de las mismas que

cumplan una serie de especificaciones generales en cuanto a su estructura, a sus

dispositivos y a los protocolos de comunicacin.

En las subestaciones de distribucin (en las que las tensiones tpicas de trabajo

son:115 kV, 34.5 kV, 13.8 kV) el sistema integrado que exige la CFE es el

SISCOPROMM (Sistema Integrado de Control, Proteccin, Medida y

Mantenimiento), con el que la empresa SOCOIN ya tiene experiencia al haber

realizado proyectos en los que se inclua la implantacin de dicho sistema. Por

otra parte, en las subestaciones de transporte o transmisin (en las que las

tensiones tpicas de trabajo son: 400 kV, 230 kV, 115 kV) la CFE exige la

implantacin de un sistema integrado tipo SICLE (Sistema Integrado de Control

Local de la Estacin), que es el objeto de estudio del siguiente proyecto, en el cual

se estudiarn:

- En primer lugar, las caractersticas generales que debe tener un SICLE segn la

especificacin CFE 0000 34, con el fin de obtener el diseo genrico de un

sistema integrado de proteccin, control y medida para subestaciones de

transmisin SICLE.

- En segundo lugar, las caractersticas particulares que se exigen en un proyecto

real. En concreto, se estudiar el SICLE a implantar en la subestacin de

transmisin Santa Mara (situada al Sur de la ciudad de Irapuato, Mxico),

correspondiente al proyecto 126 SLT 801 ALTIPLANO.

- Por ltimo, se analizarn las distintas ofertas que se han recibido acerca del

SICLE a implantar en la subestacin Santa Mara y se elegir cul es la mejor

opcin teniendo en cuenta caractersticas tcnicas y econmicas.

5III.- ESPECIFICACIONES GENERALES DEL SICLE

En este apartado se detallarn los requisitos que exige la CFE para los sistemas

integrados de proteccin, control y medida a implantar en sus subestaciones de

transmisin.

1.- FUNCIONES PRINCIPALES

El sistema SICLE debe permitir la realizacin de las siguientes funciones:

- Control remoto de los distintos elementos elctricos primarios de la subestacin

(interruptores, seccionadores, etc.) desde Unidades Terminales Maestras (UTM)

situadas en centros alejados de la subestacin.

- Control y supervisin integral de la subestacin desde la caseta principal de

control situada en la propia subestacin.

- Control y supervisin local de las posiciones (bahas) asociadas desde cada

caseta distribuida de control, que sern casetas situadas en la subestacin y

cercanas a una posicin determinada.

- Formacin y manejo de archivos de datos: histricos y de tendencias, secuencias

de eventos y maniobras.

- Supervisin y visualizacin de: diagrama unificar de la subestacin, informacin

sobre el flujo de carga, tensin y frecuencia en tiempo real , alarmas y lista de

eventos y alarmas.

2.- MODOS DE FUNCIONAMIENTO

El sistema SICLE debe poder funcionar en tres modos o estados distintos:

- Remoto: en este modo de funcionamiento el sistema puede ser operado desde los

controles remotos (UTMs).

- Local: en este modo de funcionamiento no se pueden ejecutar rdenes desde las

UTMs, el control se lleva a cabo nicamente mediante la caseta de control

principal, las casetas distribuidas de control de las distintas posiciones y los

automatismos de los MCADs (Mdulos de Control y Adquisicin de Datos) de

los que hablar ms adelante.

6- Prueba: este modo se emplea para comprobar el correcto funcionamiento de los

automatismos de los MCADs, por lo que en el modo de prueba quedan

deshabilitadas las rdenes de control desde las UTMs y desde las casetas de

control de la propia subestacin.

3.- ARQUITECTURA

En este apartado explicar cmo es la arquitectura de un SICLE genrico,

detallando las distintas caractersticas tcnicas con las que deben contar los

elementos de dicho sistema.

3.1.- NIVELES Y CONFIGURACIN DEL SICLE GENRICO

El sistema de proteccin, control y medida SICLE divide a la subestacin en 4

niveles distintos:

Nivel 0 Nivel de la aparamenta elctrica: En este nivel se encuentra la

aparamenta elctrica de la subestacin, es decir: interruptores, seccionadores,

transformadores de medida y proteccin, etc.

Nivel 1 Nivel de los terminales de proteccin, control y medida: ste es el nivel

correspondiente de los DEIs (Dispositivos Electrnicos Inteligentes), que estn

conectados directamente a los elementos elctricos primarios o aparamenta

elctrica y sern: los rels, los registradores de disturbios y los medidores

multifuncin (MM). Adems, en este nivel se encuentran tambin los MCADs

(Mdulos de Control y Adquisicin de Datos), que son los dispositivos

electrnicos que permiten la comunicacin entre los DEIs de este nivel y los

niveles superiores.

Nivel 2 Nivel de la subestacin: En este nivel se sitan:

- La CCL(Consola de Control Local), desde la cual se puede llevar a cabo el

control ntegro de la subestacin.

7- La CI (Consola de Ingeniera), que desempear las mismas funciones que la

CCL, pero a diferencia de la anterior, que est situada en un gabinete vertical en la

sala de tableros de la caseta principal de control, la CI se sita en un estudio

ergonmico dentro de la sala de despachos en la misma caseta de principal de

control.

- Servidores SCADA, que permitirn la comunicacin con los centros de control

del nivel 3.

Las comunicaciones en este nivel se harn mediante fibra ptica. Pese a que en las

especificaciones generales no se exige, en la prctica todas los proyectos

estudiados en los que se inclua el sistema SICLE, la red de comunicaciones era

redundante.

Nivel 3 Nivel de control remoto: Este nivel se encuentra fuera de la subestacin.

En l se sitan las CCR (Consolas de Control Remoto) o tambin llamadas

UTMs (Unidades Terminales Maestras), que sern centros alejados de la

subestacin desde los cuales la CFE puede controlar distintas subestaciones de

transmisin. La comunicacin desde el nivel de la subestacin con estas UTMs

se har mediante los servidores SCADA y mediante la conexin de los DEIs con

la red WAN.

Vistos ya los distintos niveles en los que se divide la subestacin, se proceder a

explicar las distintas configuraciones posibles con las que se puede llevar a cabo

el diseo de un sistema SICLE. En principio, la configuracin exigida por la CFE

para los sistemas SICLE es una configuracin tipo estrella como la mostrada a

continuacin en la figura 1.

8Figura 1 .- Configuracin tipo estrella

Sin embargo, se ha podido comprobar la existencia de proyectos en los que se

implantaba un sistema SICLE con conexin en anillo contando con la aprobacin

de la CFE (Aeropuerto Nogales, sistema diseado por Areva). Una configuracin

en anillo para un SICLE genrico podra ser la mostrada en la figura 2.

9Figura 2.- Configuracin en anillo

La configuracin en anillo tiene como ventaja frente a la configuracin en estrella

el hecho de que es una configuracin intrnsecamente redundante. Es decir, por su

propia estructura permite la comunicacin entre dos elementos del sistema

mediante ms de un camino. As, si nos fijamos en la figura 3 podemos observar

cmo se pueden comunicar dos MCADs cualquiera del sistema an

producindose un fallo en el tramo directo que comunica a ambos elementos, ya

que la informacin puede transmitirse siguiendo el sentido contrario al camino

ms corto de comunicacin, hecho que no ocurre en una configuracin en estrella.

Figura 3.- Redundancia intrnseca de la configuracin en anillo

10

Tambin haba planteado la posibilidad de un diseo de un sistema SICLE

siguiendo otra configuracin tpica en sistemas de control, la configuracin tipo

bus. Dicha configuracin se muestra en la figura 4.

Figura 4.- Configuracin tipo bus

Sin embargo, la CFE exige que las comunicaciones en el Nivel 2 de la subestacin

se lleven a cabo a travs de fibra ptica, siendo este canal de comunicacin

inapropiado para esta configuracin, en la que el medio tpico empleado es el

cable de cobre coaxial.

3.2.- NIVEL 1: NIVEL DE LOS TERMINALES DE PROTECCIN,

CONTROL Y MEDIDA

Como ya se ha explicado en el punto anterior, en este nivel se sitan los DEIs

(rels y medidores multifuncin) y los MCADs. Tanto los DEIs como los

MCADs estn dispuestos en tableros integrados para equipos de proteccin,

control y medida (TIEPCyM) dentro de casetas de control distribuidas. stas son

casetas de control que estn situadas cerca de los elementos elctricos de las

posiciones que controlan y protegen.

11

3.2.1.- MCADs. Mdulos de Control y Adquisicin de Datos

En este apartado se explican las especificaciones de la CFE acerca de los mdulos

de control y adquisicin de datos (MCADs).

3.2.1.1.- Funciones principales

Las funciones principales que deben desempear los MCADs son las siguientes:

a) Adquisicin de datos (estados, alarmas, mediciones) provenientes de los

equipos elctricos primarios.

b) Interpretacin y ejecucin de comandos de control desde la CCL o desde el

servidor SCADA provenientes de los centros de control remoto, as como desde

los mmicos miniaturas situados en las casetas distribuidas.

c) Adquisicin de datos de los dispositivos electrnicos inteligentes del nivel 1.

d) Supervisin de los automatismos locales (control de los cambiadores de

derivacin, servicios propios y otros).

3.2.1.2.- Estructura de los MCADs

A continuacin se explica cmo es la estructura de los MCADs. Los MCADs

cuentan con una CPU de uso industrial con: almacenamiento en memoria RAM,

memoria no voltil para el soporte del sistema operativo, firmware y aplicaciones.

Adems contarn con PLCs que les permitirn realizar funciones automticas de

proteccin y control con independencia del resto de la subestacin. Estos PLCs

son programables desde la consola de control local (CCL).

Otro elemento del que deben disponer estos dispositivos son los mmicos

miniatura microprocesados, los cuales deben contar con el software necesario para

realizar funciones de control y supervisin mnimas.

Por otra parte, los MCADs deben permitir al usuario elegir el modo de

funcionamiento en el que quiere que se encuentre el sistema. Para ello cuenta con

un conmutador local - remoto - prueba.

12

Por ltimo, otros elementos necesarios en estos dispositivos son: el convertidor

analgico/digital, que permitir la comunicacin de las medidas llevadas a cabo

por los medidores multifuncin hacia niveles superiores del sistema, y la fuente de

alimentacin universal, que ser independiente y autnoma.

3.2.1.3.- Tipos de MCADs.

Hay dos tipos distintos de MCADs

a) MCADs tipo I, que se utilizan en posiciones de muy alta tensin (400 kV) y

cuentan con: 64 Entradas Digitales, 32 Entradas Analgicas, 16 Seales de control

dobles (A/C).

b)MCADs tipo II, que se utilizan en posiciones de alta tensin (115kV, 230kV) y

cuentan con: 128 Entradas Digitales, 12 Salidas de control dobles (A/C) y 12

salidas de control Latch.

3.2.1.4.- Caractersticas tcnicas

Los requisitos bsicos que la CFE exige en las caractersticas tcnicas de los

MCADs se detallan a continuacin:

La CFE exige, como mnimo, la disposicin de un MCAD por cada interruptor.

Las entradas analgicas deben obtenerse a partir de las seales de transductores

con dos opciones para la fuente de las seales:

a)Seales de corriente: 1 mA, 0-1 mA y 4-20 mA.

b)Seales de tensin: 0-5 V, 0-10 V, 5 V y 10 V.

Los intervalos especificados de corriente y tensin deben ser seleccionables y

configurables por el usuario. Para la seleccin o combinacin de esos intervalos

no debe ser necesario agregar o retirar componentes, sino que estas acciones

13

deben ejecutarse mediante configuracin por programacin o a travs de puentes

de seleccin.

Por cada convertidor analgico/digital deben proveerse dos entradas de tensin

regulada para representar el 95 y 5 % de su intervalo de conversin.

La exactitud del convertidor analgico/digital debe ser cuando menos de 0,07 % a

plena escala, con un coeficiente trmico no mayor de 0,004 % por grado

centgrado a plena escala, y su conversin debe utilizar al menos 11 bits ms

signo.

Las entradas digitales son las seales binarias que indican el estado actual de los

dispositivos del sistema elctrico tales como interruptores, cuchillas, alarmas, as

como los cambios momentneos de estado entre exploraciones como son

operacin de protecciones o recierres. Se requieren entradas digitales para manejar

al menos la siguiente informacin:

- Informacin sobre cambios de estado.

- Informacin con memoria para deteccin de cambio momentneo, con un filtro

antirrebote seleccionable en el intervalo de 8 a 100 ms, ajustable por software en

todo el intervalo.

- Registro secuencial de eventos con resolucin de 1 ms, configurable para el 100

% de las entradas digitales.

- Cada entrada digital debe ser configurable como: tipo estado, con memoria,

acumulador de pulsos y/o secuencia de eventos (SOE); su diferenciacin debe

realizarse nicamente por software.

- Cada entrada digital en forma individual debe contar con sealizacin luminosa

(leds frontales) que indique su estado.

Las salidas digitales de control pueden ser configuradas para:

- Control instantneo (Abrir/Cerrar).

- Subir/Bajar.

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Las salidas digitales deben ser ajustables por programacin en el intervalo de 0,1 a

1s, en forma individual por punto de salida, para comandos instantneos con

verificacin antes de operar. En el caso de comandos para el control de operacin

directa para subir/bajar se requiere duracin de pulsos programables de 0,1 a 10 s

con incrementos de 0,1 s configurables por software, y deben estar de acuerdo al

protocolo de comunicacin del nivel superior. Las salidas subir/bajar deben ser

con aislamiento galvnico hacia el campo y una capacidad de 1 A y de 5 a 125

VCD.

Las salidas de control deben estar protegidas por tcnicas de hardware y software

para no actuar en ningn momento ante fallas de alimentacin, transitorios,

encendido o apagado del equipo.

Las salidas analgicas de corriente - tensin, tienen como intervalos de la seal de

salida nominal:

- seales de corriente: 1 mA y 4-20 mA,

- seal de tensin: 1 V y 0/10 V.

Cada MCAD debe incluir puertos para canales serie RS232 y RS485 para la

comunicacin con los DEIs y puertos para canales en fibra ptica para la

comunicacin con los elementos de los niveles superiores. Deben ser compatibles

con los protocolos: DNP 3.0 nivel 2, UCA 2, IEEE 802.3.

3.2.2.- DEIs. Dispositivos Electrnicos Inteligentes

En este apartado se explican las especificaciones de la CFE acerca de los DEIs,

es decir: rels de proteccin, registradores de disturbios y medidores multifuncin.

3.2.2.1.- Funcionamiento de las protecciones tpicas

Antes de adentrarnos en las especificaciones que marca la CFE acerca de las

funciones mnimas de proteccin que se deben desempear en un sistema SICLE

genrico, se procede a explicar brevemente el funcionamiento bsico de las

15

protecciones tpicas que son necesarias en las subestaciones de transmisin,

indicando el cdigo ANSI con el que se designa a cada una de ellas.

Los rels de sobrecorriente o sobreintensidad (cdigo ANSI = 51) son los

encargados de abrir el interruptor correspondiente cuando la intensidad que

circula por el elemento elctrico que se est protegiendo (lnea, barra,

transformador,) supera un valor predeterminado (I>Iarranque).

Pueden funcionar:

- De manera instantnea, es decir, con retardo de actuacin nulo. Cuando

I>Iarranque, inmediatamente el rel abre el interruptor. La grfica de

funcionamiento se muestra en la figura 5.

Figura 5.- Caracterstica instantnea de los rels de proteccin de sobreintensidad

- Con temporizacin de tiempo definido, es decir, con retardo de actuacin fijo.

Cuando I>Iarranque, pasado un tiempo fijo (temporizacin independiente de la

magnitud vigilada) el rel abre el interruptor. La temporizacin es necesaria en las

protecciones de los generadores, en los que se producen transitorios al arrancar

que producen picos muy breves de sobreintensidad, con lo que con una

temporizacin instantnea el rel actuara cada vez que la mquina se pusiese en

funcionamiento. Tambin se utiliza para la coordinacin entre distintos rels de

sobreintensidad. As, si queremos que ante una falta acte primero uno y si ste se

avera que acte otro, pondremos una temporizacin mayor en el segundo. La

grfica de funcionamiento se muestra en la figura 6.

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Figura 6.- Caracterstica con temporizacin fija en rels de sobreintensidad- Con temporizacin de tiempo inverso. En este caso la temporizacin es

dependiente de la magnitud medida, cuanto mayor es la I (superior a la Iarranque)

detectada, menor es el tiempo de actuacin del rel. Con esto se reduce el tiempo

de actuacin en faltas graves y se es ms permisivo con las faltas leves. La grfica

de funcionamiento se muestra en la figura 7.

Figura 7.- Caracterstica con temporizacin inversa en rels de sobreintensidad

Los rels de sobretensin o sobrevoltaje ( cdigo ANSI = 59) tienen un

funcionamiento similar a los de proteccin de sobrecorriente. La diferencia reside

en la magnitud medida, ahora es la tensin, y en la consigna de accin, ahora es

V>Varranque. Los tres tipos de funcionamiento de los rels de sobrecorriente.

Los rels de proteccin direccional (cdigo ANSI = 67) son los encargados de

abrir el interruptor correspondiente cuando la intensidad que circula en un sentido

determinado por el elemento elctrico protegido supera un valor predeterminado

de arranque. Por tanto, estos rels contarn con dos unidades bien diferenciadas:

- Unidad de sobreintensidad: vigila el valor del mdulo de la intensidad.

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- Unidad direccional: determina el sentido en el que est circulando la intensidad

comparando el ngulo elctrico que forma el fasor I con el fasor de una magnitud

de referencia (habitualmente la tensin).

El funcionamiento de los rels de proteccin direccional se muestra en la figura 8.

Figura 8.- Proteccin direccional

Los rels de proteccin diferencial (cdigo ANSI=87) son los encargados de abrir

los interruptores correspondientes cuando se produce una falta interna en el

elemento elctrico que se est protegiendo. Para ello se dispone un rel de

proteccin diferencial en cada extremo del elemento en cuestin. Los dos rels se

comunican (a travs de fibra ptica, hilos piloto, ondas portadoras u ondas de

radio) de tal modo que, si la intensidad que mide uno a la entrada es distinta a la

que mide el otro a la salida es porque se ha producido una falta interna, con lo que

los rels actan abriendo los dos interruptores correspondientes. El esquema

bsico de funcionamiento de la proteccin diferencial se muestra en la figura 9.

Figura 9.- Proteccin diferencial

Los rels de proteccin diferencial miden: IDif = I1 I2 e

18

IFrenado = (I1+I2)/2. La caracterstica de la proteccin diferencial se muestra en

la figura 10. En esta figura se puede observar como la caracterstica de

funcionamiento tiene una pendiente de frenado que evita la actuacin de la

proteccin diferencial en caso de fallos externos prximos al elemento elctrico

que se protege. En dichos fallos, I1 e I2 son muy altas, pudiendo llegar a saturar

a alguno de los trafos de intensidad. Supongamos que se satura el trafo de

intensidad 1. En ese caso, la I1 medida es menor a lo que debiera, con lo que la

IDif ( I1-I2) ser distinta de cero cuando I1 e I2 son iguales. Con la pendiente de

frenado, la IDif necesaria para la actuacin del rel es mayor en el caso de que la

IFrenado adquiera valores de intensidad de falta.

Figura 10.- Caracterstica de actuacin de proteccin diferencial

Los rels de proteccin de distancia (cdigo ANSI=21) se utilizan para proteger

lneas largas. Para ello miden el cociente entre los fasores U e I, es decir, miden la

impedancia en el comienzo de la lnea, Z=U/I. As, si se produce una falta a tierra

en un punto de la lnea, las magnitudes medidas por el rel al comienzo de la

misma quedarn de la siguiente manera: U disminuye, I aumenta y, por tanto, Z

disminuye mucho. El funcionamiento de la proteccin de distancia se muestra en

la figura 11.

19

Figura 11.- Proteccin de distancia

En la figura 12 se muestra la evolucin de la tensin en la lnea al producirse una

falta a tierra en un punto de la misma.

Figura 12.- Disminucin de la tensin medida en una falta a tierra

De tal modo, que la consigna de funcionamiento del rel de distancia es Z

20

Figura 13.- Caracterstica de funcionamiento circular de un rel de distancia

Sin embargo, hay que tener en cuenta tambin las impedancias de puesta a tierra,

como se muestra en la figura 14.

Figura 14.- Falta a tierra con impedancia de puesta a tierra

En este caso, la Z que mide el rel cuando se produce una falta en el extremo de la

lnea es = Zlnea + Ztierra, por lo que el rel puede no actuar an habindose

producido una falta, ya que la Ztierra hace que la Z medida por el rel sea mayor

a la Zm=Zlnea, es decir, la Ztierra hace que nos salgamos fuera de la

caracterstica de funcionamiento cuando debamos estar dentro. Para ello se toma

Zm ligeramente mayor a la Zlnea para proteger a toda la lnea y, teniendo en

cuenta que la Ztierra puede ser muy resistiva se adoptan caractersticas de

funcionamiento rectangulares o cuadrilaterales, que son las que exige la CFE para

21

sus lneas de transmisin. En la figura 15 se muestra como en caso de una falta a

tierra con impedancia de puesta a tierra muy resistiva, un rel de distancia con

caracterstica rectangular actuar mientras otro con caracterstica circular es

posible que no.

Figura 15.- Caracterstica circular frente a caracterstica rectangular

3.2.2.2.- Funciones de proteccin y medida mnimas exigidas por la CFE

En este apartado se enumeran las funciones de proteccin y medida mnimas

exigidas por la CFE para las lneas y transformadores que se pueden encontrar en

una subestacin de transmisin de la comisin.

Lneas de transmisin de 400 kV con longitud menor de 20 km, con proteccin

diferencial de lnea

Rel diferencial de lnea de 400 kV 87L.

Rel de proteccin por sobrecorriente direccional de falla a tierra 67N.

Recierre monopolar aplicable a arreglos de dos interruptores 79.

Rel de proteccin contra falta de interruptor con redisparo monopolar 50 FI.

Rel de proteccin contra desbalance de tensin 60.

Rel de proteccin contra sobretensin y baja tensin 59/27.

Rel de supervisin de bobina de disparo SBD.

Rel verificador de sincronismo 25/27.

Rel sincronizador automtico de lnea 25SL.

Mdulo de posicin de la proteccin diferencial digital de bus 87B.

22

Equipo medidor multifuncin MM.

Lneas de transmisin de 400 kV con longitud de 20 km a 40 km, con proteccin

diferencial de lnea y proteccin de distancia


Rel de proteccin de distancia para lnea de 400 kV 21/21N.

Rel de proteccin pro sobrecorriente direccional de falla a tierra 67N.










Lneas de transmisin de 400 kV con longitud de 40 km a 80 km, con proteccin

diferencial de lnea y proteccin por comparacin direccional


Rel de comparacin direccional por onda superpuesta 85L.











23

Lneas de transmisin de 400 kV con longitud de mayor de 80 km, con proteccin

de distancia y proteccin por comparacin direccional

Rel de proteccin de distancia 21/21N.

Rel de comparacin direccional por onda superpuesta 85L.











Lneas de transmisin de 230 kV con proteccin diferencial


Rel de proteccin de distancia con caracterstica cuadrilateral para lnea de

230kV 21/21N.

Rel de proteccin por sobrecorriente direccional 67/67N.


Rel de proteccin contra falla de interruptor con redisparo monopolar 50 FI.





Lneas de transmisin de 115 kV con proteccin diferencial



Recierre tripolar 79.

Rel de proteccin contra falla de interruptor con redisparo tripolar 50 FI.


24



Rel de supervisin de bobinas de disparo SBD.


Lneas de transmisin de 115 kV con proteccin de distancia

Rel diferencial de proteccin de distancia con caracterstica cuadrilateral para

lneas de 115 kV 21/21N.


Recierre tripolar 79.

Rel de proteccin contra falla de interruptor con redisparo tripolar 50 FI.






Bancos de transformacin

Rel diferencial de transformador 87T.

Rel de sobrecorriente del lado de alta 51H.

Rel de sobrecorriente del lado de baja 51L.

Rel de sobrecorriente en neutro 51N.

Rel detector de aterrizamiento de una fase por desbalance de tensin 64N.

Rel de sobrecorriente del terciario 51T.

Rel de sobrecorriente de servicios 51SP.

Rel de proteccin contra falla de interruptor (alta y baja) con redisparo 50FI.

2 Mdulos de posicin de la proteccin diferencial digital de bus 87B.




Equipo de medicin tipo multifuncin MM.

25

Proteccin y control de interruptores de transferencia, amarre y seccionamiento

de barras

Rele de proteccin contra falla de interruptor con redisparo monopolar-tripolar

50FI.


Transductor de frecuencia para barras TF.


Transductor de tensin para barras TV.

Mdulo de la proteccin diferencial de barras digital 87B.

3.2.3.- Esquema conceptual de un Tablero Integrado para Equipos de

Proteccin, Control y medida (TIEPCyM)

Como ya se ha explicado anteriormente, los TIEPCyMs se disponen en las

casetas de control distribuidas cerca de la posicin sobre la que estn realizando

las funciones de proteccin, control y medida, y estn compuestos por los

MCADs, rels, registradores de disturbios y medidores multifuncin necesarios

para proteger, controlar y medir a dicha posicin. El esquema conceptual de un

TIEPCyM genrico se muestra en la figura 16.

26

Figura 16.- Esquema conceptual de los TIEPCyM

3.3.- NIVEL 2: NIVEL DE LA SUBESTACIN

En este apartado se explicarn el funcionamiento y caractersticas tcnicas de los

elementos que componen el nivel 2 del sistema SICLE, es decir: la consola de

control local (CCL), la consola de ingeniera (CI), unidad ininterrumpible de

potencia (UPS) y el equipo de prueba (simulador).

3.3.1.- Consola de control local (CCL)

Es un PC de tipo industrial situado en un gabinete vertical dentro de la sala de

tableros en la caseta principal de control que permite llevar a cabo el control

ntegro de la subestacin.

3.3.1.1.- Funciones

27

Las funciones principales que desempea la consola de control local son las

siguientes:

- En primer lugar, adquisicin de datos recogidos en el nivel 1 de la subestacin

(medidas de los medidores multifuncin y estados de los rels) a travs de los

MCADs. Las consolas de control local deben incluir los recursos de

programacin que permitan la instalacin y ejecucin de aplicaciones propietarias

para acceso a toda la informacin de los rels de proteccin, medidores

multifuncin y PLCs de los MCADs. Esta adquisicin de datos puede llevarse a

cabo: de manera cclica en intervalos de tiempo seleccionables por el operario,

activada por el operario en un instante determinado, o por una ocurrencia puntual

de un evento.

- En segundo lugar, ejecucin de rdenes de control sobre la aparamenta elctrica

de la subestacin.


La CFE exige una serie de requisitos mnimos que deben cumplir las consolas de

control local.

Caractersticas de la CPU:

Debe ser capaz de procesar un mnimo de 100 millones de instrucciones por

segundo.

Disco duro de 9 GB.

Memoria RAM 128 MB con verificacin de integridad ECC, expandible a 256

MB.

Inerfaz de red ethernet IEEE 802.3.

Medio masivo de almacenamiento tipo ZIP para 100 MB mnimo.

Capacidad de direccionamiento de al menos 32 bits.

Caractersticas del monitor:

Monitor cromtico.

De 482,6 mm o mayor, tipo SUVGA o superior de alta resolucin.

Controles de vdeo de acceso frontal.

28

Los caracteres (alfanumricos y smbolos especiales) deben manejarse en modo

grfico.

Caractersticas del teclado:

Alfanumrico y funcional (ergonmico).

Teclado funcional de tipo dedicado grfico en pantalla.

Movimiento dinmico tipo Track-Ball.

Sistema Operativo:

Debe ser UNIX.

Interfaz hombre-mquina:

El propsito de la interfaz hombre-mquina es dotar al personal de operacin y

tcnico de medios grficos para procesar rpida y fcilmente los datos requeridos

del sistema y desarrollar, con seguridad, las operaciones necesarias de control

supervisorio a nivel local.

Procesamiento de datos:

El procesamiento de datos debe incluir los siguientes conceptos:

Vigilancia de lmites operativos.

Vigilancia de la razn de cambio de variables histricas.

Facilidad para procesar informacin de variables digitales y anlgicas de la base

de datos en tiempo real por medio de lenguajes de programacin ANSI C o C++.

Creacin y actualizacin de variables calculadas en la base de datos en tiempo real

generadas por los algoritmos programados en lenguaje de programacin ANSI C

o C++.

Despliegue de alarmas (digitales y analgicas):

Las alarmas deben ser presentadas en forma escrita en pantalla y audibles. Se

deben incluir al menos dos niveles de configuracin por el usuario, tanto de color

como de sonido.

Resumen histrico de alarmas de al menos 1000 eventos.

29

3.3.2.- Consola de ingeniera (CI)

Realiza las mismas funciones y se le exigen los mismos requisitos mnimos en

cuanto a sus caractersticas tcnicas que a las CCL. La diferencia reside en que la

CI se ubica en un estudio ergonmico dentro de la sala de despachos en la caseta

principal de control.

3.3.3.- Unidad ininterrumpible de potencia (UIP)

La unidad ininterrumpible de potencia tiene como funcin alimentar el equipo que

por sus funciones requiera de una alimentacin continua, esto es consolas de

operacin local, impresoras, servidores, equipos de comunicacin, entre otros. La

UPS debe tener una regulacin de tensin de 1 %, soportar una temperatura

ambiente de -10 grados centgrados a 50 grados centgrados, incluir bateras

libres de mantenimiento para soportar la carga requerida durante una hora. La

UPS debe tener una capacidad mnimo de 50% ms que la carga total conectada.

3.3.4.- Equipo de prueba (simulador)

La CFE exige un equipo de prueba que permita la ejecucin de las actividades de

mantenimiento, configuracin y diagnstico de los diferentes componentes que

conforman el Sistema.

El equipo de prueba debe ser del tipo porttil e incluir: software, licencias,

estuche, manuales y mdem de comunicacin serial. Adems, debe proporcionar

las siguientes facilidades:

- Que permita probar funcionalmente el sistema simulando el centro de control.

- Que permita la personalizacin del sistema a travs de la reprogramacin de sus

parmetros.

- Simular la totalidad de funciones.

- Monitorear el canal de comunicaciones para analizar el flujo de informacin en

ambos sentidos.

- Programar y desarrollar las funciones de controlador lgico programable (PLC).

- El equipo de prueba debe permitir la personalizacin y simulacin de la totalidad

de las funciones del sistema.

30

- Durante las maniobras de mantenimiento in situ, el equipo de prueba debe

permitir la visualizacin del unificar completo de la subestacin desde cualquiera

de las casetas distribuidas

- Como complemento del equipo de prueba, se debe incluir el suministrote un

juego de mdems externos para la comunicacin en el nivel superior.

- Tarjeta para conexin a red Lan ethernet 802.3.

3.4.- NIVEL 3: NIVEL DE CONTROL REMOTO

La conexin con las UTMs, que sern los centros de operacin de Transmisin

Zonal desde los que se podrn controlar distintas subestaciones de transmisin de

una zona determinada, se har a travs de un servidor SCADA (redundante) y a

travs de una Red WAN.

3.4.1.- Servidor SCADA

El servidor SCADA debe ser redundante, permitiendo la conexin con las UTMs

a travs de dos medios fsicos distintos. Los medios tpicos para dicha conexin

sern: ondas de radio, va satlite, fibra ptica y ondas portadoras (OPLAT).

Los protocolos con los que debe trabajar el servidor SCADA son los siguientes:

a) Con el nivel superior: protocolo DNP 3.0.

b) Con el nivel inferior: se utilizar el protocolo propuesto por el proveedor

basado en estndares internacionales y de dominio pblico (DNP 3.0, UCA2,

IEEE 802.3). Dicho protocolo debe ser analizado por la CFE para su uso. La

figura 17 muestra de una manera simple las conexiones de los servidores SCADA

con las UTMs (Unidades terminales Maestras) o tambin llamadas CCRs

(Consolas de Control Remoto).

31

Figura 17.- Conexin de servidores SCADA con las UTM's

Las caractersticas tcnicas del servidor SCADA exigidas por la CFE son las

siguientes:

- Debe incluir una CPU de uso industrial con tecnologa equivalente a Intel

Pentium II de 350 MHz o Motorota 68060 de 66 MHz., con bus del

microprocesador para datos de 32 bits, almacenamiento en memoria RAM con

verificacin de integridad ECC con capacidad para el proceso del total de las

aplicaciones descritas en esta especificacin ms un 100 % de espacio libre para

su crecimiento, interfaz de red ethernet IEEE 802.3 y controlador de

comunicaciones para enlaces serie SCADA a nivel superior.

- Debe estar habilitado con dos puertos de comunicacin va serie RS232.

- Los canales deben estar provistos de circuitos que los protejan contra transitorios

que se induzcan en el medio de comunicacin.

3.4.2.- Conexin a travs de Red WAN

La conexin de los DEIs con las UTMs se dar tambin de un modo directo (sin

mediar MCADs ni servidores SCADA) por medio de una Red WAN. Para ello

ser necesario:

a) La comunicacin en Red LAN Ethernet con protocolo TCP/I, desde los DEIs

hasta el router.

b) Router, el cual permitir la conexin a la Red WAN. El router deber cumplir

una serie de caractersticas tcnicas en cuanto a:

32

Software

Debe ser programable por software locl y/o remoto, debiendo residir dicho

software en el router y ejecutarse con recursos del propio router.

Debe estar equipado con la versin ms reciente de software para la operacin y

administracin del router.

Debe incluir soporte de configuracin y monitoreo por el usuario por cada uno de

los puertos.

Debe tener compatibilidad y conectividad al 100 % con routers TCP/IP en

operacin de la red CFE.

Hardware

Procesador 68030 a 20 MHz.

Un puerto Ethernet.

Diez puertos para canales va serie.

Memoria flash 8 MB.

Memoria DRAM 8MB.

Incluye Mdem para la conexin a la Red WAN que cumpla con las siguientes

caractersticas y funciones: seales digitales en la banda 0,3 a 3,4 kHz, velocidad

de transferencia de datos de 33,6 a 115 kBPS con compresin de datos, equipado

con modo de operacin de autodeteccin de velocidad de 33,6 a 2,4 kBPS y con

modo de almacenamiento no voltil.

c) Firewall: para la conexin entre la Red WAN y el nivel de la subestacin (en el

que estn conectados el servidor SCADA, CCL,CI y MCADs) ser necesario un

equipo para el filtrado del protocolo TCP/IP que permita:

Controlar el acceso a aplicaciones especficas.

Habilitar-deshabilitar el bloqueo de servicios TCP/IP.

Posibilidad de configuracin y autodiagnstico.

En la figura 18 se muestra la conexin a la Red WAN de los DEIs del primer

nivel de la subestacin.

33

Figura 18.- Conexin de los DEI's con las UTM's a travs de la red WAN

3.5.- SISTEMA DE COMUNICACIONES

La CFE exige la utilizacin de unos protocolos de comunicacin para los distintos

niveles del sistema de comunicaciones del SICLE con el fin de crear un sistema

abierto, de tal modo que:

- se facilite la posible realizacin de ampliaciones en el sistema.

- se permita la utilizacin de dispositivos de distintos fabricantes, siempre y

cuando stos cumplan con los protocolos fijados por la CFE.

3.5.1.- Niveles de comunicacin segn ISO

Un protocolo de comunicaciones representa un acuerdo entre las diferentes partes

de una red de cmo los datos deben ser transferidos.

La ISO ha desarrollado un modelo estndar para los sistemas de comunicacin de

datos llamada OSI, que conste en 7 niveles de comunicacin:

Nivel fsico

34

Es el tendido y los cables. El nivel fsico se encarga de las conexiones elctricas y

seales. Los niveles superiores usan el nivel fsico para comunicarse.

Probablemente el estndar ms conocido del nivel fsico es el RS232, el cual

define qu seales debe llevar cada pin y cundo un nivel de tensin representa un

1 un 0. Permite la comunicacin punto a punto entre la DTE (Data Terminal

Equipment) que habitualmente es un PC, aunque tambin puede ser otro

dispositivo electrnico (por ejemplo: un rel) y la DCE (Data Communication

Equipment) que suele ser un mdem para comunicacin desde el PC a una red

(lnea telefnica), pero que tambin puede ser otro dispositivo electrnico (por

ejemplo: un MCAD), por medio de un cable que tiene en sus extremos terminales

DB25 (macho para DCE y hembra para DTE). En la figura 19 se muestra un

ejemplo de conexin en RS232.

Figura 19.- Conexin en RS 232

Nivel de enlace

Una vez hechas las conexiones elctricas y fsicas, es necesario establecer un

control del flujo de datos entre los dos extremos del sistema de comunicacin.

El nivel de enlace junta caracteres para formar cadenas de mensajes y los

comprueba antes de enviarlos. Es posible que tambin mande mensajes de

comprobacin de errores y recuperacin en caso de prdida de datos.

35

Ejemplos de protocolos de comunicacin en este nivel son el HDLC (High-Level

Data Link Control) y el ADCCP (Advanced Data Communications Control

Procedures).

Nivel de red

Las grandes redes normalmente ofrecen distintos caminos de conducir la

informacin del nivel de enlace de un punto a otro. El nivel de red se encarga de

decidir por dnde deben de viajar los datos fsicamente en funcin de las

condiciones de la red, prioridades del servicio y otros factores.

Un ejemplo de protocolo en este nivel es el IP.

Nivel de transporte

El nivel de transporte hace funciones muy parecidas al nivel de red. Este nivel se

encarga de detectar posibles bloqueos y cadas del sistema para buscar rutas

alternativas o salvar los datos hasta que se restablezca la conexin.

Un ejemplo de protocolo en este nivel es el TCP.

Nivel de sesin

Realiza las funciones que permiten que dos aplicaciones se comuniquen a travs

de la red, desempeado las tareas de seguridad identificacin de usuarios, entrada

al sistema, administracin y otras tareas similares.

Ejemplos de protocolo en este nivel son el NetBIOS y APPC.

Nivel de presentacin

Este nivel tambin maneja la codificacin de los datos y algunos formatos

especiales de ficheros. Formatea los ficheros y las pantallas para que el producto

36

final obtenido sea de la forma que el programador pretenda. Define, en definitiva,

la presentacin de la informacin en pantallas: caracteres, grficos, etc.

Nivel de aplicacin

Es donde reside el sistema de aplicacin, el cual permite: compartir ficheros, colas

de impresin, correo electrnico, gestin de cuentas y de bases de datos. Este

nivel es el que controla el usuario directamente.

Protocolos que abarcan varios niveles de comunicacin

Existen protocolos que abarcan varios niveles de comunicacin, as por ejemplo:

Ethernet e IEEE 802.3, abarcan el nivel fsico y en el nivel del enlace.

TCP/IP, abarca el nivel de red y el nivel de transporte.

DNP 3.0 y UCA2, abarcan el nivel de red, nivel de transporte y nivel de

aplicacin.

3.5.2.- Protocolos de comunicacin exigidos por la CFE

En este apartado se enumeran los protocolos de comunicacin exigidos por la

CFE para los distintos niveles de la subestacin.

- En el Nivel 1, la comunicacin entre DEIs y MCADs se har por

comunicacin va serie a travs de canales RS232 o RS485, con protocolo DNP

3.0

- En el Nivel 2, como medio fsico se exige la utilizacin de fibra ptica con

protocolo IEEE 802.333 (para nivel fsico fibra ptica- y de enlace) y protocolos

DNP 3.0 UCA2 (para nivel de red, transporte y aplicacin).

Los cables de fibra ptica deben se de construccin completamente dielctrica con

cubierta final de polietileno. El suministro incluye el tendido de un cable desde la

caseta principal de control hasta cada una de las casetas distribuidas de control,

37

con l nmero de fibras necesarias (al menos 16) para la realizacin de las

funciones de proteccin, teleproteccin y control distribuido, ms cuatro fibras de

reserva. Los cables pticos se rematarn en ambos extremos en un distribuidor

ptico incluyendo las fibras de reserva y del distribuidor ptico a los equipos se

utilizarn cables flexibles de interconexin.

- En el nivel 3, los medios fsicos tpicos empleados para la conexin con los

centros de control remoto son: Radio enlace (15 7 GHz), va satlite, OPLAT,

fibra ptica

- Conexin a travs de la red WAN. Como ya se ha explicado en el apartado 3.4,

la conexin a travs de la red WAN se hace mediante una red LAN Ethernet con

protocolo TCP/IP desde los DEIs hasta el router. Este dispositivo debe cumplir

las siguientes caractersticas:

Procesador 60830 a 20 MHz.

Un puerto Ethernet.

Dos puertos seriales sncronos de alta velocidad.

Ocho puertos seriales asncronos.

Memoria flash 8 MB.

Memoria DRAM 8 MB.

Fuente de alimentacin de 48 VCD.

Dos cables RS232 DTE.

Cables para la conexin de 8 puertos asncronos RS232.

4.- NIVELES DE PRIORIDAD OPERACIONAL

Los niveles de prioridad operativa y de control del sistema elctrico primario

siguen un orden descendiente. As, de mayor a menor, la prioridad operativa

podemos enumerar los siguientes niveles:

Nivel 1: Automatismos locales programados o de accin independiente en

MCAD.

38

Nivel 2: Control y supervisin directamente en dispositivos o equipo elctrico

primario en baha.

Nivel 3: Control y supervisin desde las casetas distribuidas mediante un mmico

miniatura.

Nivel 4: Control y supervisin local desde la caseta principal de control.

Nivel 5: Telecontrol y supervisin desde el nivel superior en tiempo real a travs

de los sistemas SCADA.

Es decir, si, por ejemplo, desde el automatismo local de un MCAD se enva una

accin de control que se contradice a otra enviada desde la CCL, la accin que se

llevar a cabo es la correspondiente al del automatismo local del MCAD al estar

en un nivel de prioridad operacional superior.

5.-PARTES DE REPUESTO

La CFE exige el suministro de un lote con partes de repuesto compuesto por los

elementos, dispositivos y tarjetas necesarias para dar mantenimiento a los

distintos equipos y elementos del sistema, considerando el MTBF (Mean Time

Between Failures) y el MTTR (Mean Time To Repair) calculados con base en su

experiencia, garantizando el suministro de estos componentes por un periodo no

menor a 10 aos.

Las partes de repuesto mnimos que deben incluir el suministro son los siguientes:

MCAD:

a) por cada sistema que incluya hasta 9 MCADs, se suministrar un mdulo

completo MCAD.

b) por cada sistema que incluya 10 o ms MCADs, se suministrar dos

mdulos completos MCADs.

CCL:

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a) una tarjeta de red.

b) Una fuente de alimentacin.

Adems de estas partes de repuesto mnima exigidas, el proveedor debe incluir en

la oferta las partes de repuesto adicionales necesarias para cumplir con el requisito

de garanta de suministro por un periodo no menor a 10 aos.

6.- COMPARACIN DEL SISTEMA SICLE CON EL SISTEMA

SISCOMPROMM

As como el SICLE es el sistema integrado de proteccin, control y medida

exigido por la CFE para las subestaciones de transmisin, el SISCOPROMM lo es

para las subestaciones de distribucin. Las diferencias entre ambos en los distintos

niveles de la subestacin se explican a continuacin.


CONTROL Y MEDIDA

Existen una serie de diferencias entre los sistemas SICLE y SISCOPROMM en lo

referente a los equipos que se encuentran en el primer nivel de dichos sistemas

integrados de proteccin, control y medida. Dichas diferencias se refieren a:

- Las funciones de proteccin mnimas exigidas en ambos sistemas

- Las caractersticas tcnicas exigidas para los mdulos de control y adquisicin

de datos.

- La disposicin de los DEIs (ubicacin en casetas distribuidas o en la caseta

principal de control) dentro de la subestacin

6.1.1.- Funciones de proteccin mnimas

Las funciones de proteccin mnimas que se deben exigir a un sitema de

proteccin dependern, entre otros aspectos, del nivel de tensin en el que nos

encontremos. Como los niveles de tensin que se manejan en un sistema

40

SISCOPROMM (subestaciones de distribucin: 138 kV 115 kV) son distintos a

los que se manejan en un SICLE (subestaciones de transmisin: 115 kV 400

kV), las funciones mnimas de proteccin que exige la CFE para los distintos

elementos elctricos asociados a estos dos sistemas sern distintas.

As, por ejemplo:

Las funciones mnimas de proteccin de una lnea tpica conectada a una

ubestacin son:

En SISCOPROMM: proteccin de sobrecorriente (50/51F, 50/51N), proteccin de

reenganche automtico (79), proteccin de cadas de frecuencia (81), supervisin

de bobina de disparo (SBD).

En SICLE: proteccin diferencial de lnea (87L) y/o de distancia (21), proteccin

contra falta de interruptor (50 FI), proteccin contra desbalance de tensin (60),

proteccin contra sobretensin y baja tensin (59/27) y verificador de sincronismo

(25), supervisin de bobina de disparo (SBD).

Las funciones de proteccin mnimas para transformadores de potencia:

En SISCOPROMM: proteccin diferencial de transformador (87T), proteccin de

sobrecorriente AT (50/51F, 50/51N), proteccin de sobrecorriente MT (50/51F,

50/81N), proteccin de sobrecorriente de neutro (51NT), internos de

transformador y supervisin de bobina de disparo (SBD).

En SICLE: proteccin diferencial de transformador (87T), proteccin de

sobrecorriente AT (50/51F, 50/51N), proteccin de sobrecorriente MT (50/51F,

50/81N), proteccin de sobrecorriente de neutro (51NT), internos de

transformador, desbalance de tensin (64N), supervisin de bobina de disparo

(SBD).

6.1.2.- Mdulos de control y adquisicin de datos

41

Son dispositivos electrnicos que permiten la comunicacin entre DEIs y el nivel

de la subestacin, permitiendo as:

- El paso de informacin de los DEI (Rels, MMs) hacia niveles superiores.

- Ejecucin de rdenes enviadas desde la CCL, CI o UTM.

Los dispositivos que realizan estas funciones en un sistema SISCOPROMM

tienen una serie de diferencias con sus anlogos del SICLE:


En el SICLE se pide que estos dispositivos tengan una serie de caractersticas

tcnicas que no se piden en el SISCOPROMM. As, en el SICLE los MCADs

deben contar con:

- mmico miniatura digital con implementacin de los esquemas de control para la

apertura y cierre local de interruptores y cuchillas.

- conmutador local remoto - prueba para habilitar/deshabilitar las salidas de

control adems de una indicacin visual local y remota para cada posicin.

6.1.2.2.- Cantidad

En el SICLE se exige 1 MCAD por interruptor, mientras que en el

SISCOPROMM se pide 1 UCAD por cada 5 interruptores.

6.1.2.3.- Nomenclatura

En el SICLE se habla de DEIs refirindonos a rels, registradores de fallas y

medidores multifuncin, diferenciando a stos de los MCADs. Sin embargo, en

el SISCOPROMM se incluyen dentro del concepto de DEI a los dispositivos

electrnicos encargados del control y adquisicin de datos (UCAD, Unidad de

Control y Adquisicin de Datos). Por lo tanto:

En SICLE:

42

- DEIs = Rels, Registradores de fallas y Medidores Multifuncin.

- MCADs.

En SISCOPROMM:

- DEIs = Rels, Registradores de fallas Medidores Multifuncin.

- UCADs.

6.1.3.- Disposicin de los elementos de proteccin, control y medida en

casetas

En el SISCOPROMM, todo el sistema integrado de proteccin, control y medida

se encuentra en la caseta principal de control. En el SICLE habr una caseta

principal de control en la que se encontrarn: CCL, CI, servidor SCADA y

Tableros Integrados para Equipos de Proteccin y Medida (TIEPyMs) para las

posiciones de 115 kV, pero adems, habr casetas de control distribuido cercanas

a las posiciones de 400 kV y 230 kV en las cuales se encontrarn los tableros

integrados para proteccin, control y medida correspondientes a los equipos

elctricos de dichas posiciones.

6.2.- NIVEL 2: NIVEL DE LA SUBESTACIN

En lo referente al nivel dos del sistema, las diferencias entre el SICLE y el

SISCOPROMM se centran en dos aspectos:

- Canal fsico de comunicacin exigido para este nivel.

- Configuracin exigida para la arquitectura del sistema.

6.2.1.-Canal fsico de comunicacin

En el sistema SISCOPROMM la comunicacin en este nivel se hace a travs de

canales serie RS232/RS485. Sin embargo, en el SICLE el medio exigido es la

fibra ptica. Este hecho se debe las mayores distancias existentes entre los

MCADs debidas a la disposicin con casetas distribuidas.

43

6.2.2-Configuracin

SISCOPROMM: La configuracin de un sistema SISCOPROMM es una

configuracin en estrella. De tal manera, que los UCADS se conectan al PPS =

Programador Principal de la Subestacin. ste est conectado, a su vez:

- al IHM = Interfaz Hombre Mquina, que permite llevar a cabo el control local de

la subestacin, a travs de RS232/RS485.

- a la CCR (Consola de control Remoto o Unidad terminal maestra), tpicamente a

travs de ondas de radio.

En la figura 20 se muestra el diagrama conceptual de un sistema SISCOPROMM.

Figura 20.- Diagrama conceptual de un sistema SISCOPROMM

SICLE: Como ya se ha explicado en el punto 3.1, en principio la configuracin

exigida por la CFE para el SICLE es la configuracin estrella, cuyo esquema se

muestra en la figura 1 del presente proyecto. En esta configuracin todos los

MCADs se conectan a un concentrador al que tambin estn conectados:

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- el servidor SCADA, que permitir el acceso a la UTM mediante tpicamente

ondas de radio.

- la CCL y la CI que permitirn el control local de la subestacin.

Pero, el estudio de sistemas SICLE implantados con la aprobacin de la CFE, nos

hace ver que tambin es posible para este sistema la configuracin en anillo, cuyo

esquema se muestra en la figura 2 del presente proyecto. En esta configuracin

tanto los MCADs, como todos los elementos del nivel 2 (servidor SCADA, CCL,

CI) estn conectados a travs de una red en anillo en fibra ptica.

6.3.-NIVEL 3: NIVEL DE CONTROL REMOTO

En el nivel de control remoto, las diferencias entre los sistemas SICLE y

SISCOPROMM se centran en dos aspectos:

- Conexin con la consola de control remoto (CCR) a travs de la red WAN.

- Las consolas de control remoto en ambos sistemas.

6.3.1.- Conexin con la CCR a travs de la red WAN

En el SISCOPROMM la conexin con la Red WAN se hace a travs de una Red

LAN Ethernet TCP/IP que conecta al PPS con el Router. Sin embargo, en el

SICLE la conexin a travs de la Red LAN Ethernet TCP/IP se hace directamente

desde los DEIs. En la figura 21 se puede ver el esquema de la conexin a la red

WAN en un sistema SISCOPROMM, el del sistema SICLE se refleja en la figura

18.

Figura 21.- Conexin con la CCR a travs de la red WAN en SISCOPROMM

45

6.3.2.- La CCR (UTM)

Las CCRs (consolas de control remoto), tambin llamadas UTMs (unidades

terminales maestras) sern distintas en ambos sistemas.

- SISCOPROMM: Centros de operacin de distribucin zonal.

- SICLE: Centros de operacin de transmisin zonal.

46

IV.- ESPECIFICACIONES PARTICULARES DEL

SICLE A IMPLANTAR EN LA SUBESTACIN SANTA

MARA

En este apartado se explican las especificaciones que exige la CFE para el sistema

SICLE a implantar en la subestacin Santa Mara, perteneciente al proyecto 126

SLT 801 ALTIPLANO. Se empezar realizando una breve descripcin de dicho

proyecto (apartado 1) y a continuacin (apartado 2) se explicar cmo debe ser el

SICLE a implantar en una de las subestaciones de dicho proyecto, siendo la

elegida para ello la subestacin Santa Mara.

1.- INFORMACIN GENERAL DEL PROYECTO 126 SLT 801

ALTIPLANO

El proyecto 126 SLT 801 ALTIPLANO est integrada por doce lneas de

transmisin y siete subestaciones (dos obras nuevas y cinco de ampliacin). Estas

obras se localizan en los estados de Guanajuato y Quertaro.

1.1.- LNEAS DE TRANSMISIN A CONSTRUIR

En este apartado se explican las caractersticas de las lneas de transmisin a

construir en el proyecto 126 SLT 801 ALTIPLANO.

L.T. Salamanca II Valle de Santiago

Esta lnea de transmisin requiere el tendido del segundo circuito con un

conductor ACSR/AS 477 por fase para una tensin nominal de 115 kV, as mismo

forma parte de esta obra la construccin y el desmantelamiento.

L.T. Las Fresas Entq. Salamanca II - Potrerillos

Esta lnea de transmisin tendr una longitud aproximada de 0,365 km, inicia en

el marco de la subestacin Las Fresas en torres de dos circuitos y termina sobre el

47

eje de la lnea existente Salamanca II Potrerillos. Se instalan dos circuitos con

dos conductores ASR/AS 1113 por fase para una tensin nominal de 400 kV, a

una frecuencia de 60 Hz.

L.T. Las Fresas Entq. Abasolo II- Irapuato I

Esta lnea de transmisin operar a una tensin nominal de 115 kV, con un

conductor ACSR/AS 795 y a una frecuencia de 60 Hz.

L.T. Las Fresas Entq. Irapuato Pte. Irapuato Industrial

Esta lnea de transmisin tendr una longitud aproximada de 6,85 km, inicia en el

marco de la subestacin Las Fresas con torres de dos circuitos y tiene como punto

final el entronque con la L.T. Irapuato Poniente Irapuato Industrial. Ser

necesario instalar un conductor ACSR/AS 795 por fase para una tensin nominal

de 115 kV, a una frecuencia de 60 Hz. Incluye la instalacin de un cable de

guarda AAS 7#8 y un cable de guarda con fibras pticas integrada desde la

subestacin Las Fresas hasta la subestacin Irapuato Poniente con una longitud

aproximada de 10 km.

L.T. Santa Mara Entq. Quertaro Potencia Salamanca P.V.

Esta lnea de transmisin tendr como inicio la subestacin de Santa Mara y

como punto final el entroque con la Lnea de Transmisin actual Quertaro Pot.-

Salamanca P.V. L1, con una longitud total aproximada de 1,40 km. Se construir

en torres de dos circuitos con dos conductores ACSR/AR 1113 por fase para una

tensin nominal de 400 kV y dos cables de guarda AAS 7#8.

L.T. Santa Mara Celaya

Esta lnea de transmisin tendr como inicio la subestacin Santa Mara y como

punto final la subestacin Celaya I, con una longitud total aproximada de 12,20

km. Se construir en torres autosoportadas de dos circuitos y postes troncocnicos

de cuatro circuitos , efectundose nicamente el tendido del primer circuito, con

48

un conductor ACSR/AS 795 por fase para una tensin nominal de 115 kV y cable

de guarda AAS 7#8.

L.T. Santa Mara Ojo Seco


punto final la subestacin Ojo Seco, con una longitud total aproximada de 20,10

km. Se construir utilizando torres autosoportadas con capacidad para dos

circuitos efectundose nicamente el tendido del primer circuito, con un

conductor ACS/AS 795 por fase para una tensin nominal de 115 kV, y dos

cables de guarda AAS 7#8.

L.T. Santa Mara Apaseo


punto final la subestacin Apaseo, con una longitud total aproximada de 3,69 km.

Se construir en torres autosoportadas de dos circuitos, realizndose solamente el

tendido del primer circuito con un conductor ACSR/AS 795 por fase para una

tensin nominal de 115 kV, un cable de guarda AAS 7#8 y un cable de guarda

con fibras pticas (CGFO).

1.2.- SUBESTACIONES A AMPLIAR

En este apartado se explican brevemente las caractersticas de las subestaciones ya

existentes, pero en las que sern necesarias obras de ampliacin.

Valle de Santiago

Es una subestacin existente de 115/13,8 kV. Las obras de ampliacin consisten

en construir un alimentador (para doble circuito) de 115 kV para la L.T. Valle de

Santiago Salamaca II.

Celaya II

49

Es una subestacin existente de 230/115/13,8 kV. Las obras de ampliacin

consisten en la construccin de un alimentador (para doble circuito) en 115 kV

para la L.T. Celaya II Santa Mara.

Ojo Seco


en la construccin de un alimentador (para doble circuito) en 115 kV para la L.T.

Ojo Seco Santa Mara.

Apaseo


en la construccin de dos alimentadores (para doble circuito) en 115 kV para las

L.T. Apaseo Santa Mara y Apaseo Apaseo Oriente.

Salamanca II

Es una subestacin existente de 230/115 kV. Las obras de ampliacin consisten en

la construccin de un alimentador (para doble circuito) en 115 kV para la L.T. que

enlazar esta subestacin con la de Valle de Santiago.

1.3.- SUBESTACIONES NUEVAS

Las caractersticas principales de las dos subestacione de nueva construccin en el

proyecto 126 SLT 801 ALTIPLANO se recogen a continuacin.

Las Fresas

La subestacin Las Fresas constar de:

- Un banco de transformacin de 375 MVA formado por tres transformadores

monofsicos de 125 MVA cada uno con tensiones de 400/115/34,5 kV y uno ms

de reserva de la misma capacidad y relacin que el anterior.

50

- Cuatro alimentadores de 400 kV para las lneas de transmisin que enlazarn a

esta subestacin con las subestaciones Salamanca II y Potrerillos.

- Seis alimentadores de 115 kV para las lneas de subtransmisin que enlazarn a

esta subestacin con las subestaciones Abasolo II, Cuermaro, Irapuato I, Irapuato

II, Irapuato Industrial e Irapuato Poniente.

El arreglo de barras en 400 kV ser de interruptor y medio en U. Para el nivel

de 115 kV el arreglo ser de Barra Principal y Barra Auxiliar con interruptor de

amarre o transferencia.

Santa Mara

La subestacin Santa Mara constar de:

- Un banco de transformacin de 375 MVA formado por tres transformadores

monofsicos de 125 MVA cada uno con tensiones de 400/115/34,5 kV y uno ms

de reserva de la misma capacidad y relacin que el anterior.

- Cuatro alimentadores de 400 kV para las lneas de transmisin que enlazarn a

esta subestacin con las subestaciones Salamanca PV y Quertaro Potencia.

- Cinco alimentadores de 115 kV para las lneas de subtransmisin que enlazarn

a esta subestacin con las subestaciones Apaseo, Celaya Industrial, Celaya I,

Celaya II y Ojo Seco.

El arreglo de barras en 400 kV ser de interruptor y medio en U. Para el nivel

de 115 kV el arreglo ser de Barra Principal y Barra Auxiliar con interruptor de

amarre o transferencia.

En las dos subestaciones nuevas a construir (Las Fresas y Santa Mara) la CFE

exige la implantacin de un sistema integral de control de Estacin SICLE.

Se ha elegido la subestacin de Santa Mara para realizar el estudio de dicho

sistema aplicado a una subestacin real, debido a que, siendo ambas subestaciones

muy similares (como se puede ver en la breve descripcin realizada

anteriormente) la informacin acerca de las ofertas recibidas para implantar el

sistema SICLE es ms completa en el caso de la subestacin Santa Mara.

51

2.- SICLE A IMPLANTAR EN LA SUBESTACIN SANTA

MARA

En este apartado se explican las especificaciones particulares que la CFE exige

para el SICLE a implantar en la subestacin Santa Mara


CONTROL Y MEDIDA

Las caractersticas tcnicas mnimas exigidas por la CFE para los dispositivos del

primer nivel del sistema SICLE a implantar en la subestacin Santa Mara se

recogen a continuacin.

2.1.1.- MCADs

Los MCADs formarn parte de los Tableros Integrales para Equipos de

Proteccin, Control y Medida (TIEPCyMs) del sistema. Para la correcta

integracin entre los distintos equipos que componen estos tableros, los MCADs

deben estar avalados por el fabricante de los equipos de control supervisorio.

Todos los MCADs, tanto de servicios auxiliares como de los TIEPCyMs deben

ser de la misma marca.

Sern de dos tipos:

- Tipo I: 64 Entradas digitales, 32 Entradas analgicas, 16 Salidas de control

dobles (A/C).

- Tipo II: 128 Entradas digitales, 12 Salidas de control dobles (A/C), 12 Salidas de

control Latch.

2.1.2.- Tableros Integrados para Equipos de Proteccin, Control y Medida

(TIEPCyMs)

52

Los TIEPCyMs estarn distribuidos de la siguiente manera:

3 Casetas Distribuidas de Control:

Caseta Distribuida 1:

En esta caseta se situarn los TIEPCyMs para las lneas de transmisin

Salamanca (C1) y Quertaro (C1):

- seccin LA 85-2 para la lnea Salamanca (C1).

- seccin LA 21-2* para la lnea Quertaro (C1).


En esta caseta se situarn los TIEPCyMs para el banco de transformadores y para

la lnea Quertaro (C2):

- seccin TA7 para el banco de transformadores.

- seccin LA 21-2* para la lnea Quertaro (C2).


En esta caseta se situarn los TIEPCyMS para la lnea Salamanca II (C2) y para

el circuito de futura construccin:

- seccin LA 85-2 para la lnea Salamanca (C2).

Caseta Principal de Control:

En esta caseta se situarn las secciones de proteccin y control de las 5 lneas

conectadas al nivel de 115 kV:

- seccin L787, para el circuito a la subestacin Apaseo (C1).

- seccin L721, para los circuitos a las subestaciones Celaya II (C1), Celaya

Industrial (C1), Celaya I (C1) y Ojo Seco (C1).

Tambin se incluirn en esta caseta las siguientes secciones:

53

- seccin MM, consta de seis medidores multifuncin: cinco para las lneas de 115

kV y una para el transformador en el lado de 115 kV.

- seccin BUS, para la transferencia y amarre de las barras de 115 kV.

Las funciones de proteccin y medida exigidas por la CFE para cada una de las

secciones (tableros) citados anteriormente se detallan en las tablas 1, 2, 3, 4, 5 y 6.

54

SECCIN LA85-2CANTIDAD DESCRIPCIN ANSI MODELO FABRICANTE

1

Rel de proteccin porcomparacin direccional paralnea de 400 Kv 85L

1Rel de proteccin de distanciapara lnea de 400 kV 21/21N

1Rel de proteccin porsobrecorriente direccional 67N

1 Recierre monopolar 79 1 por

interruptorRel de proteccin contra fallade interruptor 50 FI

1Rel de proteccin contradesbalance de tensin 60

1Rel de proteccin contrasobretensin y bajo tensin 59/27

2 porinterruptor

Rel de supervisin de bobina dedisparo SBD

1 Rel verificador de sincronismo 25/27 1 Registrador de disturbios RD

1Equipo de medicin tipomultifuncin MM

1 porinterruptor

Mdulo de control y adquisicinde datos MCAD

Tabla 1 .- Seccin LA 85-2

55

SECCIN TIPO LA21-2*CANTIDA

D DESCRIPCIN ANSI MODELO FABRICANTE

1Rel diferencial de lnea de400 kV 87L

1Rel de proteccin dedistancia para lnea de 400 kV 21/21N

1Rel de proteccin porsobrecorriente direccional 67N

1Recierre monopolar aplicablea arreglos de dos interruptores 79

1 porinterruptor

Rel de proteccin contrafalla de interruptor 50FI

1Rel de proteccin contradesbalance de tensin 60

1Rel de proteccin contrasobretensin y baja tensin 59/27

2 porinterruptor

Rel de supervisin de bobinade disparo SBD

1Rel de verificador desincronismo 25/27

1 Registrador de disturbios RD

1Equipo de medidamultifuncin MM

1Mdulo de control yadquisicin de datos MCAD

Tabla 2.- Seccin LA21-2*

56

SECCIN TIPO L721CANTIDAD DESCRIPCIN ANSI MODELO FABRICANTE

1Rel de proteccin de distanciapara lnea de 115 Kv

21/21N

1Rel de proteccin porsobrecorriente direccional

67/67N

1 Recierre tripular 79 1 por

interruptorRel de proteccin contra falla deinterruptor 50FI

1 Rel de verificador de sincronismo 25/271 Registrador de disturbios RD 1 Lote de rels auxiliares necesarios RX

2 porinterruptor


1 Equipo de medida multifuncin MM

1Mdulo de control y adquisicin dedatos

MCAD

Tabla 3,- Seccin L721

57

SECCIN TIPO L787CANTIDA

D DESCRIPCIN ANSI MODELO FABRICANTE

1Rel diferencial de lnea de 115kV 87L

1Rel de proteccin de distanciapara lnea de 115 kV 21/21N

1 Recierre tripular 79 1 por

interruptorRel de proteccin contra falla deinterruptor 50FI

1Rel de verificador desincronismo 25/27

1 Registrador de disturbios RD

1Lote de rels auxiliaresnecesarios RX

2 porinterruptor


1 Equipo de medida multifuncin MM

1Mdulo de control y adquisicinde datos MCAD

Tabla 4.- Seccin L787

SECCIN TIPO BUSCANTIDAD DESCRIPCIN ANSI MODELO FABRICANTE

1 porinterruptor

Rel de proteccin contra fallade interruptor 50FI

1 Rel de sincronismo 25/27

1Transductor de frecuencia parabarras TF

1Transductor de tensin parabarras TV

2 porinterruptor



Tabla 5.- Seccin BUS

58

SECCIN TIPO TA7CANTIDAD DESCRIPCIN ANSI MODELO FABRICANTE

1Rel diferencial detransformador 87T

1Rel de sobrecorrinte lado dealta 51H

1Rel de sobrecorrinte lado debaja 51L

1Rel de sobrecorriente enneutro 51N

1Rel detector de aterrizamientopor desbalance de tensin 64N

1Rel de sobrecorriente delterciario 51T

1Rel de sobrecorriente deservicio propio 51SP

1 porinterruptor

Rel de proteccin contra fallade interruptor 50FI

2 porinterruptor


1 Rel de sincronismo 25/27 1 Registrador de disturbios RD

1Equipo de medicin tipomultifuncin MM


Tabla 6.- Seccin TA7

59

Adems, en la caseta principal de control se situarn tambin las partes

de repuesto, que sern las siguientes:

- Un rel para proteccin diferencial de lnea 87L, para 400 kV.

- Un rel para proteccin por comparacin direccional de lnea, 85L, para 400 kV.

- Un rel para proteccin de distancia con caracterstica cuadrilateral, 21/21N,

para 400 kV.

- Dos mdulos de control y adquisicin de datos (MCAD) tipo I.

- Un rel de proteccin de distancia con caracterstica cuadrilateral, 21/21N, para

115 kV.

- Un rel de proteccin diferencial de lnea, 87L para 115 kV.

2.2.-NIVEL 2: NIVEL DE LA SUBESTACIN

Las dispositivos y equipos del segundo nivel del sistema deben cumplir los

requisitos tcnicos mnimos que se detallan a continuacin.

2.2.1.- Consola de control local

Estar situada en gabinete de la estacin de operacin en caseta de control

principal. Debe contar con un PC tipo industrial equivalente a la marca Advantech

odelo IPC-610 con las siguientes caractersticas mnimas: Pentium IV, 1,2 GHz,

memoria de 128 MB, disco duro de 40 GB, disco flexible de 3,5, monitor

industrial TFT LCD de 17 con resolucin mnima de 1280X 1024, tarjeta de

video con 32 MB de RAM, mouse ptico, teclado de 101 teclas y tarjeta de red

10/100, unidad de CD-ROM de lectura y (CD-RW).

Tambin debe contar con: software de la estacin de operacin para su adecuada

operacin y un gabinete que aloje todo el equipamiento anterior.

2.2.2.- Consola de ingeniera

La consola de ingeniera (CI) estar dispuesta en la oficina de la estacin en la

sala de despachos de la caseta de control principal de la subestacin.

60

Debe cumplir las mismas funciones de control de la estacin que la consola de

control local, permitiendo adems al usuario la configuracin de las funciones de

proteccin y medida de los DEIs del primer nivel de la subestacin.

Las caractersticas tcnicas mnimas que se le exigen a la consola de ingeniera a

instalar el la subestacin Santa Mara son las siguientes: monitor flat panel de 17

pulgadas, disco duro de 120 GB, memoria RAM 512 MB y procesador

equivalente al Pentium IV de 3,06 GHz. Adems, el suministro deber contar con:

escritorio ergonmico con cubierta de cristal, silln ergonmico con descansa

brazos, impresora de reportes y software de la estacin de ingeniera para su

adecuada operacin.

2.2.3.- Sistemas de alimentacin de equipos de control supervisorio

El sistema de alimentacin de equipos de control supervisorio se deber situar en

el gabinete inversor de la caseta principal de control de la subestacin. Dicho

sistema contar con:

2.2.3.1.- Inversor de voltaje CD-CA

Este inversor de voltaje sustituye a la unidad initerrumpible de potencia (UPS) de

la que se habl en el apartado III de este proyecto, especificaciones generales del

SICLE, y debe cumplir las siguientes caractersticas como mnimo: a) se requiere

que tenga dos entradas de alimentacin, esto es; alimentacin principal de CA que

se tomar del tablero de servicios propios de la subestacin (127 VCA) y

alimentacin secundaria de CD que se tomar del tablero de servicios propios de

la subestacin (125 VCD), la cual ser invertida a 120 VCA, b) rango de entrada

de corriente directa de 105 VCD hasta 145 VCD, c) capacidad de 3 kA continuos,

d) proteccin automtica de carga y cortocircuito, e) proteccin de sobrecarga y

proteccin de sobrevoltaje, f) rel de salida para alarmas de fallas, g) puerto de

configuracin serial estndar, h) MTBF (mean time befote failure) de hasta

250000 horas, i) capacidad de soportar una sobrecarga de 120 % durante 10

minutos y una sobrecarga de 1000 % durante 8 milisegundos.

61

2.2.3.2.- Tablero de distribucin de CA

La salida del inversor CA se debe conectar a un tablero de distribucin, con los

termomagnticos necesarios para alimentar de manera independiente a cada

equipo que integra la estacin de operacin, la estacin de ingeniera y la estacin

SCADA, dejando adicionalmente cinco termomagnticos libres para usos futuros.

2.2.3.3.- Gabinete que aloje el equipamiento anterior

Debe suministrarse un gabinete adecuado para el alojamiento de los equipos

destinados a la alimentacin de los equipos de control de la subestacin, es decir:

inversor de voltaje CD-CA y tablero de distribucin de CA.

2.2.4.- Equipo de prueba (simulador)

El equipo de prueba debe cumplir con las especificaciones que se explicaron en el

apartado de especificaciones generales del SICLE y adicionalmente debe contar

con las siguientes caractersticas: procesador equivalente a Pentium IV con

velocidad de 1,4 GHz, disco duro de 30 GB y memoria RAM de 256 MB, pantalla

LCD de 15 pulgadas y paquete de simulacin (software y accesorios) que

permitan la simulacin de las funciones de control y proteccin de los distintos

elementos del sistema.

2.3.- NIVEL 3: NIVEL DE CONTROL REMOTO

El control remoto de la subestacin de Santa Mara debe llevarse a cabo desde las

CCRs (UTMs) situadas en:

- rea de control Occidental (Zapapan, Jalisco).

- Subrea de control Bajo (Guanajuato, Guanajuato).

La comunicacin con dichos centros de control se har a travs de:

62

2.3.1.- Servidor SCADA

El servidor SCADA a implantar en el sistema SICLE de la subestacin Santa

Mara debe cumplir con las especificaciones genricas explicadas en el apartado

III de este proyecto. Adicionalmente a dichas especificaciones, el servidor

requerido para la subestacin Santa Mara debe cumplir con las siguientes

caractersticas mnimas: debe estar diseado para trabajar en ambiente de alta

interferencia electromagntica y debe comunicarse con las CCRs (UTMs) antes

nombradas mediante el uso del protocolo de comunicaciones DNP 3.0.

2.3.2.- Conexin a travs de la red WAN

Como ya se ha explicado en las especificaciones generales acerca del SICLE, la

conexin de los DEIs con las CCRs (UTMs) contar con los siguientes

elementos:

- Red LAN Ethernet TCP/IP que conecte a los DEIs con el Router.

- Router, que en el caso de la subestacin Santa Mara deber ser equivalente al

Cisco 3725.

- Firewall, que en el caso de la subestacin Santa Mara deber ser equivalente al

Cisco Pix501.

2.4.- SISTEMA DE COMUNICACIONES

En este punto se recogen los requisitos que exige la CFE acerca de los canales

fsicos y protocolos de comunicacin en los distintos niveles del sistema.

2.4.1.- Nivel 1: Nivel de terminales de control, proteccin y medida

Los rels de proteccin y los medidores multifuncin del primer nivel de la

subestacin deben estar integrados en el sistema mediante la comunicacin en

canales serie RS232 que soporten el protocolo DNP 3.0. Por su parte los

63

registradores de disturbios deben estar integrador al sistma mediante red ethernet

va puerto transparente a la consola de ingeniera.

2.4.2.- Nivel 2: Nivel de la subestacin

Los MCADs deben estar integrados al nivel de la subestacin mediante una red

ptica y mediante un solo protocolo (UCA2, DNP3.0), no estando permitido el

uso de convertidores de protocolos.

El suministro incluye todos los accesorios necesarios para cumplir los

requerimientos del proyecto, es decir: cables, cajas de interconexin ptica,

convertidores, conectores, gabinetes, etc.

En cada caseta distribuida de la subestacin se debe suministrar un gabinete que

alojar las cajas de interconexin pticas necesarias. En la caseta principal se

deben suministrar los gabinetes necesarios que alojarn la cajas de interconexin

necesarias, con un mximo de seis por gabinete.

La red de fibra ptica debe ser la suficiente como para enlazar los equipos de

control, proteccin y medida de la subestacin. Dicha red, debe ser tendida entre

la caseta principal de control y cada una de las casetas de control distribuidas de la

subestacin, debiendo estar protegida mediante tubo PVC del tipo hidrulico.

Adems, se debe proporcionar un cable de fibra ptica independiente a dicha red

para el correcto funcionamiento de las protecciones diferenciales de lnea 87L

.

Las caractersticas tcnicas mnimas que debe cumplir la fibra ptica multimodo a

emplear en la red de comunicaciones del SICLE a implantar en la subestacin

Santa Mara son las siguietes:

- Nmero de fibras: 12.

- Tipo de fibras: multimodo 62.5/125 m.

- Temperatura de operacin: entre -20C y 60C.

- Resistencia del cable a la compresin en 15 cm: 300 kg.

- Completamente dielctrico.

64

2.4.3.- Nivel 3: Nivel de control remoto

La comunicacin desde los servidores SCADA hasta las CCRs (rea de control

Occidental y subrea de control Bajo) se har a travs de radioenlace utilizando el

protocolo de comunicaciones DNP 3.0.

2.5.- PARTES DE REPUESTO

El lote con partes de repuesto que se deben suministrar incluye los siguientes

elementos:

- Mdulo CPU para servidor SCADA.

- Mdulo MCAD tipo II.

- Tarjeta de red para consola de control local.

- Gabinete que aloje el equipamiento anterior.

2.6.- ESQUEMA DEL SICLE A IMPLANTAR EN LA SUBESTACIN

SANTA MARA

El esquema del SICLE a implantar en la subestacin Santa Mara se muestra en la

figura 22. La configuracin en anillo se ha tomado a modo de ejemplo, siendo

tambin vlida la configuracin tipo estrella

Figura 22 .- Esquema del SICLE a implantar en la subestacin Santa Mara

65

V.- DISEO DEL SICLE A IMPLANTAR EN LA

SUBESTACIN SANTA MARA

En este apartado del proyecto se procede a realizar el diseo del sistema SICLE a

implantar en la subestacin Santa Mara. Para ello se seguirn los pasos

siguientes:

- En primer lugar, se estudiarn los diseos que nos ofrecen dos fabricantes

distintos: Areva y Siemens.

- En segundo lugar, se compararn ambos diseos eligiendo al que se considere

ms adecuado.

- Por ltimo, en tercer lugar, se realizar un diseo propio del sistema intentando

mejorar a los dos

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