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7/26/2019 DEI Evolucion de Comunicacion de Datos
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Evolucin en las comunicaciones
Electrnicos Inteligentes deProtecci n
ABB Inc.ABB Inc.Santo Domingo de Heredia
12 de junio de 2009
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Relato HistricoRelato Histrico
ac ores e n uenc aac ores e n uenc a
Visin hacia el futuroVisin hacia el futuro
ConclusionesConclusiones
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TecnologasTecnologas ElectromecanicosElectromecanicos
Estado SolidoEstado Solido
Multifunciones de proteccinMultifunciones de proteccin
ProteccionesProtecciones
MedicinMedicin
ComunicacionesComunicaciones
Indicacin y controlIndicacin y control
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_ _
MicroprocesadasMicroprocesadas Como parametrizarlas?Como parametrizarlas?
Pantalla y tecladoPantalla y teclado
Datos codificadosDatos codificados
Baja capacidad de registrosBaja capacidad de registros
Comunicaciones solo al programador localComunicaciones solo al programador local
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Usuario:Usuario: Aceptacin de la tecnologaAceptacin de la tecnologa
scus n n ernascus n n erna mu unc ona amu unc ona a
Educacin en otras disciplinasEducacin en otras disciplinas
Fabricante:Fabricante: Interes en otras disciplinasInteres en otras disciplinas
ComunicacionesComunicaciones
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Cambio en la estructura del flujo de informacinCambio en la estructura del flujo de informacin Las UTR tambien cambian a ser microprocesadasLas UTR tambien cambian a ser microprocesadas
HardwareHardware --> Puertos,> Puertos,
SoftwareSoftware --> Protocolos> Protocolos DatosDatos --> Registros y ajustes> Registros y ajustes
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Comunicaciones de datosComunicaciones de datos ModemModem
Micro OndasMicro Ondas
Fibra pticaFibra ptica
Centros de ControlCentros de Control
Datos remotos en tiempo realDatos remotos en tiempo real
Subestaciones no atendidasSubestaciones no atendidas Operacin remota confiableOperacin remota confiable
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Recursos limitadosRecursos limitados Planes de modernizacin extendidos en el tiempoPlanes de modernizacin extendidos en el tiempo
como solucin para cada empresacomo solucin para cada empresa
Exploracin de proteccionesExploracin de protecciones
Administracin de InformacinAdministracin de Informacin --> Automatizacin> Automatizacin
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Diversidad de soluciones implementadasDiversidad de soluciones implementadas Lo mejor de los dos mundosLo mejor de los dos mundos
Nuevos ProtocolosNuevos ProtocolosMe ores comunicacionesMe ores comunicacionesSoluciones de automatizacin a granelSoluciones de automatizacin a granel
..
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Las comunicaciones no se detienenLas comunicaciones no se detienen Protocolos EthernetProtocolos Ethernet
Puertos TCP/IP en los DEIsPuertos TCP/IP en los DEIs
Multiprotocolos de comunicaciones en TCP/IPMultiprotocolos de comunicaciones en TCP/IP
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Se debe tener un referencia comnSe debe tener un referencia comn Anlisis de operacionesAnlisis de operaciones
Registros histricosRegistros histricos
--
SNTP para puertos EthernetSNTP para puertos Ethernet
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DigitalesDigitales Diferenciales de linea con comunicaciones de fibra pticaDiferenciales de linea con comunicaciones de fibra ptica
Intercambio de datos entre DEIs para funciones deIntercambio de datos entre DEIs para funciones de
proteccionesprotecciones
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MMIMMI --> HMI> HMI No hay una norma al respectoNo hay una norma al respecto
De texto o grficaDe texto o grfica
Teclado de accesoTeclado de acceso Puerto de comunicaciones serial (O Ethernet)Puerto de comunicaciones serial (O Ethernet)
Diodos de IndicacinDiodos de Indicacin
FijosFijos
ProgramablesProgramables Botones de control programablesBotones de control programables
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WHMIWHMI Cada vez mas deseadoCada vez mas deseado
Browser del InternetBrowser del Internet
Cdigo de seguridadCdigo de seguridad Capacidad de Edici nCapacidad de Edici n
Obtencin de archivosObtencin de archivos
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Reemplazar de los reles electromecnicos o de estado slidoReemplazar de los reles electromecnicos o de estado slidocon DEIscon DEIs
Reproducir las funciones de proteccin y ajustesReproducir las funciones de proteccin y ajustesidenticamente.identicamente.
Objectivo:Objectivo:
Obtener los beneficios bsicos de los DEIsObtener los beneficios bsicos de los DEIs
Obtener confianza en la nueva t cnolog aObtener confianza en la nueva t cnolog a Minimizar el riesgo de la implementacin de esta nuevaMinimizar el riesgo de la implementacin de esta nueva
tecnologatecnologa
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Implementacin de funcionalidad adicionalImplementacin de funcionalidad adicional
Registros de fallasRegistros de fallas
Enlace al SCADAEnlace al SCADA
Objectivo:Objectivo:
Basado en el exito de la implementacin del paso 1Basado en el exito de la implementacin del paso 1
Expandir la aplicacin para explotar beneficios adicionalesExpandir la aplicacin para explotar beneficios adicionales
de los DEIsde los DEIs
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Implementacin de la automatizacin de la subestacin totalImplementacin de la automatizacin de la subestacin total
Computador de Subestaci nComputador de Subestaci n
HMIsHMIs
LANs, WANsLANs, WANs
Objectivo:Objectivo:
Explotar en su totalidad la capacidad de los DEIsExplotar en su totalidad la capacidad de los DEIs
Obtener el maximo beneficio del sitema integradoObtener el maximo beneficio del sitema integrado
Pero: Un gran esfuerzo se ha utilizado en las comunicacionescon los a aratos No se ha podido integrar debido a las diferencias
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DNP para adquisicin de datosDNP para adquisicin de datos
Integracin facil: DEIs UTR y computador de SubestacinIntegracin facil: DEIs UTR y computador de Subestacin
El grupo de Usuarios asumi la responsabilidad paraEl grupo de Usuarios asumi la responsabilidad para
asegurar suporte de largo terminoasegurar suporte de largo termino
90s90s
EPRI/IEEE UCA (Utility Communications Architecture)EPRI/IEEE UCA (Utility Communications Architecture)
Comit t cnico del IEC 57Comit t cnico del IEC 57 Comenz la cooperacin en 1997Comenz la cooperacin en 1997
Los esfuerzos estan armonizados en la norma IEC61850Los esfuerzos estan armonizados en la norma IEC61850
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Part Title
IEC 61850 - 1 Introduction & Overview
IEC 61850 - 2 Glossary
IEC 61850 - 3 General Requirements
IEC 61850 - 4 System and project management
IEC 61850 - 5 Communication requirements for functions and device models
IEC 61850 - 6 Configuration description language for communication in electrical substations
related to IEDs
IEC 61850 - 7 Basic communication structure or su station an ee er equipment
IEC 61850 - 7-1 Principles and models
IEC 61850 - 7-2 Abstract communication service interface (ACSI)
IEC 61850 - 7-3 Common data classes
- - ompat e og ca no e c asses an ata c asses
IEC61850 8 Specific communication service mapping (SCSM)
IEC 61850 - 8-1 Mappings to MMS (ISO 9506-1 and ISO 9506-2)
IEC 61850 - 9 Specific Communication Service Mapping (SCSM)
- - amp e va ues over ser a un rect ona mu t rop po nt to po nt n
IEC 61850 - 9-2 Sampled values over ISO/IEC 8802-3
IEC 61850 - 10 Conformance testing
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IEC61850IEC61850--7: Estructura bsica de7: Estructura bsica de
equipo de alimentadoresequipo de alimentadores
Permite al usuario desarrollar aplicaciones independiente de laPermite al usuario desarrollar aplicaciones independiente de latecnologa especficatecnologa especfica
cableado, los datos registrados o la direccin de la redcableado, los datos registrados o la direccin de la red
Nombra cada elemento en el DEI involucrado en laNombra cada elemento en el DEI involucrado en lacomunicacincomunicacin
Define el modelo de la informacinDefine el modelo de la informacin
Los Nodos Lgicos LN son la unidad funcional mas pequeaLos Nodos Lgicos LN son la unidad funcional mas pequea
aparato especficoaparato especfico
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Nombres de los grupos de NodosNombres de los grupos de Nodos
LLg cos LN La pr mera etrag cos LN La pr mera etra
LL System LN (2)System LN (2) PP Protection (28)Protection (28)
MM Metering and measurementMetering and measurement(8)(8)
SS Sensor and monitoring (4)Sensor and monitoring (4)
CC Control (5)Control (5)
GG Generic (3)Generic (3)
XXSwitchgear (2)Switchgear (2)
TT Instrument transformers (2)Instrument transformers (2)
YYPower transformers (4)Power transformers (4)(4)(4)
AAAutomatic control (4)Automatic control (4)
ZZ Further power systemFurther power systemequipment (15)equipment (15)
ExamplesExamples
PDIF: DifferentialPDIF: Differential CSWI: Switch controllerCSWI: Switch controller
RBRF: Breaker failureRBRF: Breaker failure
XCBR: Circuit breakerXCBR: Circuit breaker
YPTR: Power transformerYPTR: Power transformer
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Data O ect Examp e
Relay1/XCBR1.Loc.stData
Object(Loc.stVal)
Data
ObjectVal
XCBR: Circuit BreakerLogical Node
(XCBR1)
Logical NodeLoc: Data -> LocalOperation
-
Physical Device (network address)
og ca ev ce e ay
Boolean True/False
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IEC61850IEC61850--6: Lenguaje descriptivo de6: Lenguaje descriptivo de
confi uracin CDL ara comunicacionesconfi uracin CDL ara comunicacionesen subestaciones elctricas basadas enen subestaciones elctricas basadas enDEIsDEIs
Define y liga elementos individuales en un sistema completoDefine y liga elementos individuales en un sistema completoque trabaja.que trabaja.
Define El Lenguaje de Configuracin de la Subestacin (SCL)Define El Lenguaje de Configuracin de la Subestacin (SCL)
XML Lenguaje descriptivo bsicoXML Lenguaje descriptivo bsicoherramientas de Ingenieraherramientas de Ingeniera
Define 4 aplicaciones principales para el lenguaje SCLDefine 4 aplicaciones principales para el lenguaje SCL
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System Specification Description (SSD)System Specification Description (SSD)
Descripcin Formal del sistema completoDescripcin Formal del sistema completo Definido en trminos de Nodos LogicosDefinido en trminos de Nodos Logicos
System Configuration Description (SCD)System Configuration Description (SCD)
Comunicaciones y funciones del sistema de automatizacinComunicaciones y funciones del sistema de automatizacin
IED Capability Description (ICD)IED Capability Description (ICD) Describe los itemes so ortados or un DEIDescribe los itemes so ortados or un DEI
Instantiated IED Description (IID)Instantiated IED Description (IID) Parte de un DEI configurado especialmente para ser usadoParte de un DEI configurado especialmente para ser usado
en una localizaci n del sistema de automatizaci n de laen una localizaci n del sistema de automatizaci n de lasubestacinsubestacin
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IEC61850IEC61850--8: S ecific Communication8: S ecific CommunicationService Mapping (SCSM)Service Mapping (SCSM)
Mapea objetos individuales del modelo de datos a unaMapea objetos individuales del modelo de datos a una
tecnologa especfica de comunicacionestecnologa especfica de comunicaciones Conocido comunmente como Station BusConocido comunmente como Station Bus
Part 8Part 8--1 mapea datos y servicios de red al MMS1 mapea datos y servicios de red al MMS(Manufacturing Message Specification)(Manufacturing Message Specification)
Los Dispositivos intercambian varios de tipo de datos:Los Dispositivos intercambian varios de tipo de datos: Sincronizacin del TiempoSincronizacin del Tiempo
Transferencia de datos en grandes bloquesTransferencia de datos en grandes bloques
Cambio de valoresCambio de valores
Estado de Eventos de Alta velocidadEstado de Eventos de Alta velocidad
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Generic Object Oriented Substation Event (GOOSE)Generic Object Oriented Substation Event (GOOSE)
Reemplaza entradasReemplaza entradas salidas del DEIsalidas del DEI
Los subscriptores reciben el mensaje GOOSE y toman laLos subscriptores reciben el mensaje GOOSE y toman laaccin apropiadaaccin apropiada
Transferencia de disparosTransferencia de disparos
EnclavamientosEnclavamientos
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Representacin del Modelo de datosRepresentacin del Modelo de datoscomunicacionescomunicaciones
Data Model (Objects,Services)
evoluciona lentamente
La tecnologa de
comunicaciones evoluciona
Model according to state-of-the-art SA technology
Client Server
Communication
Sampled
ValuesGOOSE*
muy ra pamen e
Se deriva el modelo de SAa parti r de la tecnologa de
comunicaciones
MappingAbstract
Communication
Services
Real time
Communication
TCP
MMSStack
Interface
ISO/OSI Stack
Ethernet Link Layer with Priority tagging
Ethernet Physical Layer (100 Mbit/s)
Hierarchical set of
Rules how information is coded fortransmission
According to state-of-the art
communication technology
- - -
Communication technologyener c ec r en e
Substation Event
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IEC61850IEC61850--9: SCSM9: SCSM Valores muestreadosValores muestreados
Comunmente llamado Process BusComunmente llamado Process Bus
Proporciona servicios mejorados de transmisin de valoresProporciona servicios mejorados de transmisin de valores
Elimina el complejo cableado entre los DEIs y el equipo delElimina el complejo cableado entre los DEIs y el equipo delprocesoproceso
--datos predatos pre--configuradosconfigurados
Part 9Part 9--2: Servicio multi2: Servicio multi--cast usando Ethernetcast usando Ethernet
Transferencia de datos SMV (Sampled Measured Values)Transferencia de datos SMV (Sampled Measured Values)
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Funciones de proteccin requieren alta precisin en laFunciones de proteccin requieren alta precisin en la
sincronizacin del tiemposincronizacin del tiempo Actualmente no est estandarizadoActualmente no est estandarizado
Merging Unit (MU) proporcionan interface al barraje deMerging Unit (MU) proporcionan interface al barraje deprocesoproceso
Conversin Analoga a DigitalConversin Analoga a Digital Sincronizacin del TiempoSincronizacin del Tiempo
Frecuencia de muestreo hasta 256 muestras/cicloFrecuencia de muestreo hasta 256 muestras/ciclo
SMV Broadcast a travez de la redSMV Broadcast a travez de la red
Los Subscriptores reciben el SMV y toman las accionesLos Subscriptores reciben el SMV y toman las accionesapropiadasapropiadas
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IEC61850 Ar uitectura deIEC61850 Ar uitectura deComunicacionesComunicaciones
ROUTER
Station Bus
IEC 61850-8
Substation Computer
HMI
IED IED IED IED IED
Process BusIEC 61850-9-2
Merging Unit
(MU)
Merging Unit
(MU)
Merging Unit
(MU)
Merging Unit
(MU)
Optical Inputs /
CT/PT Outputs
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Reducin del tiempo de implementacinReducin del tiempo de implementacin
Desarrollo de AplicacionesDesarrollo de Aplicaciones Inte racinInte racin
Reduccin del costo de cableadoReduccin del costo de cableado
Fcil de actualizar el equipoFcil de actualizar el equipo
Facilidad de emi rar a nuevas tecnolo asFacilidad de emi rar a nuevas tecnolo as Amplia seleccin de EquiposAmplia seleccin de Equipos
Mejores herramientas de IngenieraMejores herramientas de Ingeniera
Analisis de Fallas, Mantenimiento, SimulacionesAnalisis de Fallas, Mantenimiento, Simulaciones Flexibilidad en la implementacin de tecnologas actuales yFlexibilidad en la implementacin de tecnologas actuales y
futurasfuturas
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IEC61850 es relativamente nuevaIEC61850 es relativamente nueva
Continuar evolucionandoContinuar evolucionando Disponibilidad de ProductosDisponibilidad de Productos
Al nivel de los protocolos de comunicaciones actualesAl nivel de los protocolos de comunicaciones actuales Disponibilidad creciendo aceleradamenteDisponibilidad creciendo aceleradamente
Cumplir con IEC61850 no garantiza interoperabilidadCumplir con IEC61850 no garantiza interoperabilidad Actualizaciones de la Norma y los productos en progresoActualizaciones de la Norma y los productos en progreso
Curva de AprendizajeCurva de Aprendizaje neva tecnologa y terminologaneva tecnologa y terminologa Pero, se necesita entrenamiento reducido, debido al modelaje de datos yPero, se necesita entrenamiento reducido, debido al modelaje de datos y
La importancia del diseo de la red es crticoLa importancia del diseo de la red es crtico Asegurarse que los recursos de comunicaciones sean incluidos en elAsegurarse que los recursos de comunicaciones sean incluidos en el
proyectoproyecto
guias para la implementacinguias para la implementacin
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Familiarizarse con la norma IEC61850 su implementacin y losFamiliarizarse con la norma IEC61850 su implementacin y los
productos disponiblesproductos disponibles
Identificar recuersos de comunicacionesIdentificar recuersos de comunicaciones
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