02 Sistema SCADA

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1. ANTECEDENTES

Los sistemas SCADA utilizan la computadora y tecnologas decomunicacin para automatizar, monitorear y controlar losprocesos industriales.

rpidamente.

os pr meros s s emas e me c n o rec ancapacidades muy simples de monitoreo y control, sin proveerfunciones de aplicacin alguna.

Los ordenadores agregaron la capacidad de programar el.

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ANTECEDENTES cont..

Hoy, los proveedores de SCADA disean sistemas, pensadosresolver las necesidadesde muchas industrias.

En la actualidad los sistemas SCADA se han convertido en unaparte integral de la estructura gerencial de la informacincorporativa.

Proporcionan datos a los sistemas y usuarios fuera delambiente del centro de control, que dependen de la informacin

cotidianas.

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2. SISTEMA SCADA

SCADA viene de las siglas de Supervisory Control and DataAcquis it ion , es decir, Adquisicin de Datos, Control y

.

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a) Definicin de Sistema SCADA

Es un sistema que permite controlar monitorear y supervisaren tiempo real, desde un centro de control, los procesos quese estn desarrollando en estaciones remotas distantesempleando enlaces de comunicacin y Tecnologa deInformacin (TI) avanzada.

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b) Funciones Principales

Adquisic in de datos: Para recoger, procesar ya amacenar a n ormac n rec a e campo.

Su ervis in: Para observar desde un monitor laevolucin de las variables de control.

Control: Para hacer el seguimiento de la evolucin delproceso, actuando bien sobre los reguladores autnomosbsicos (consignas, alarmas, mens, etc.) biendirectamente sobre el proceso mediante las salidasconectadas.

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3. COMPONENTES DEL SISTEMA SCADA

Ordenador Central o MTU (master terminal unit).

.

Red de comunicacin.

Tecnologa de Informacin (TI).

Instrumentacin de campo.

RepetidoresRTUsA/DSensores

MTU

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MTU Master Terminal Unit

Es la parte mas visible de un sistema SCADA

Es el Centro neurlgicodel sistema

Tambin se le conoce como HMI

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4. CENTRO DE CONTROL Y SISTEMA SCADA

4.1 En los Recursos Hidrulicos

Se controlan las reservas multianuales hidrulicasde los

del Sistema de Generacin.

Las variables mas importantes que normalmente secontrolan son los volmenes(Mio m3), caudales naturales

3 3 ,

tiempoy el estado de compuertas(abierta o cerrada) etc.

Se controlan dichas variables por medios Satelitales , ycuyas seales son transmitidas al Centro de Control delInte rante CC a su vez al Centro de Control Su ervisor(CCS) de la Operacin, por medio de la TI de cadaintegrante del sistema.

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4.2 En las Centrales Elctricas

En las centrales elctricas, los componentes ms, ,

el Generador y Transformador Elevador, Equipos demaniobras y otros dispositivos de alarmas y sealizaciones.

Las variables ms importantes que se controlan son: Loscaudales turbinados, variacin de volumen de losreservor os e regu ac n, ens n e generac n v ,Potencia de Generacin (Mw, MVAR), Energa generada,puntos de estado y otras como las Alarmas y Seales deo ros c rcu os pro uc o e os even os e a en ra eGeneracin.

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4.2 En las Centrales Elctricas cont...

Dichas variables, se controlan a travs de las Interfaceselectrnicas que son los Convertidores de Seales y lasUnidades Terminales Remotas (RTU), que se encargan derecolectar, procesar y codificar las seales elctricasprovenientes de los sensores y transductores, y luegotransmitir por los medios de transmisina las estacionesremotas ubicadas en cada uno de los Centros de Control delos Integrantes del Sistema.

En la siguiente figura, se muestra la configuracin de unSistema de Generacin-Transmisin-Distribucin.

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Sistema de Generacin-Transmisin-Distribucin

l1ln Conjunto de Lagunas

SISTEMA DEGENERACION

SISTEMA DETRANSMISION

SISTEMA DEDISTRIBUCIONR

T E G

T1 T2L1

L2

SISTEMA DETRANSFORMACIN

SISTEMA DETRANSFORMACIN

L1,Ln: Lagunas, R: Reservorio, T: Turbina, E: Exitatriz, G: Generador, T1:Transformador1, L 1 y L 2 :Lneas de Transmisin 1 y 2 y T2:Transformador2

Fig. 2

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4.3 En una Subestacin Elctrica

Los componentes ms importantes son: los Transformadores dePotencia, Equipos de maniobras de Alta Tensin (Interruptores ySeccionadores de Potencia), Barras de Alta Tensin, losDispositivos Electrnicos Inteligentes (EDIs), alarmas ysealizaciones y otros dispositivos de comunicaciones.

(Kv ), Puntos de Estado de los equipos de maniobras (A/C),Alarmas y Sealizaciones principales, Corriente en las lneas enAm erios A Ener a transmitida or las Lneas de Trasmisinetc.

Dichas variables principales ingresan a travs de las interfaceselectrnicas (Conver tidor de Seales) a las RTU, para sercodificadas y transmitidas a travs de los medios de transmisinhacia una Estacin Maestra, para luego ser decodificada ymonitoreada, desde los Centros de Control respectivo y/o desdeel CCS, tal como podemos observar en la siguiente figura.

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Control y Supervisin de la Operacin de un Sistema

RESERVORIO

HIDROELCTRICA

SISTEMAS SCADASUBESTACIN

RTU 2 RTU n. . .. . .

Onda PortadoraIEC 870

MEDIOS DECOMUNICACIN

MicroondaFibra pticaLnea telefnicaIntranetInternet

Va SatliteOtrosCENTRO DE

CONTROL

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4.4 Una Subestacin Elctrica de Distribucin

En la subestacin elctrica de las Empresas de Distribucin,

(Mwh) y Potencia (Mw, MVAR) contratada y entregada, paraser distribuida a los respectivos usuarios de media y bajatensin.

Las variables principales controladas son: la Potencia yEnerga, las mismas que son transmitidas a cada una de los

en ros e on ro respec vo, a rav s e os s emas e a

TI.

de inters.

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Subestacin Elctrica de Distribucin

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4.5 De los Clientes Libres de Alta Tensin

En la subestacin elctrica de los Clientes Libres de Alta,

Generacin, fundamentalmente se controlan las variablesde Estado de los equipos de maniobra, de Alta TensinAT Niveles de Tensin Kv Potencia Mw MVAREnerga contratada y entregada al cliente.

,

medios de transmisinde seales, hacia el Centro deControl del integrante del Sistema, respectivo, con el que

Supervisor, a travs de las interfaces y los medios detransmisin de la TI.

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4.7 Operacin desde un centro de Control (CC) cont...

Los Centros de Control, centralizan la Informacin principale s ema c r co e o enc a, e manera que e

operador del sistema pueda evaluar el estado del sistema ytomar decisionesde modificar la operacin dentro de los

.

En sistemas grandes como los Sistemas Interconectados(SSI), se utiliza como herramienta fundamental lossistemas SCADA/EMS para Controlar los sistemasIntegrados (SSI).

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Intercambio de Informacin en el SI

elctricas, subestaciones elctricas y otras instalaciones,cada centro de control se encuentran provistos de sistemasSCADA/EMS, e interconectado entre ellos y con el Centro deControl Supervisor (CCS) del COES-SINAC.

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Intercambio de informacin entre los CCs de los

. ..... ....CC

Emp 2

CCEmp n

ICCPICCP

CCSISTEMAS SCADA RED DE

ComunicacinEmp 1

ICCP

CENTROS DE CONTROLINTEREMPRESAS

(SI)

SISTEMA SCADA CENTRO DECONTROL DELCOORDINADOR

ICCP

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5. Descr ipcin de los Sistemas SCADA

La principal caracterstica de estos, es que tienen una arquitecturadistribuiday abierta.

a) Arquitectura distribuida:La funcionalidad esta repartida entre variosprocesadores y servidorescomunicados a travs de las redes LAN.

s a carac er s ca perm e:

i Utilizar rocesadores de menor tamao utilizar res aldo aralas funciones crticas.

(ii) Mayor confiabilidad e independencia entre los componentes. Unafalla no afecta al sistema.

(iii) Un crecimiento gradual.

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Arquitectura Distribuida

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Descr ipcin de los Sistemas SCADA cont

sistemas, de manera independiente del Hardware, que permite:

(i) Comunicarse con otros sistemas, al utilizar estndares,tales como: Protocolos TCP/IP e IEC, sistemas operativosPOSIX O en VMS, base de datos OBDC SQL.

(ii)Agregar apl icacionesprocedentes de varios proveedores,a ue utiliza el estndar API A lication Pro rammin

Interface) que permite a varios paquetes comunicarseentre ellos.

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Arquitectura Abierta

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6. Sistema de Comunicaciones asociadas al Sistema SCADA

La configuracin de la red de datos entre los Centro de Controlconvergen en el CCSdel Sistema Interconectado.

Para tal efecto, se utilizan los siguientes medios de comunicacinpara comunicar las RTUde cada CCal CCS, que son:

(i) Onda Portadora, aprovechando las lneas de transmisin dea ens n.

(ii) Microondas, que opera en la banda de 2.5 GHz, distribuido alo lar o de todo el sistema desde Tacna Tumbes or eloriente hasta Pucallpa y Tingo Mara (en el caso Peruano).

(iii) Canales de la Red Pblica de 64 kbps.

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Distribucin del Software del Sistema SCADA

SISTEMAS SCADA DEL CCSSOFTWARE

S C A D A

l i Control

Procesamiento de DatosHistricos

Monitoreo del Estado de laRed

l iTensin

lAutomtico de

Generacin

CargasBarras

Solucin de la Red actual Modelo de

PrdidasPronstico deClima

Optimizacin de la RedAnlisis de RedPronstico de Cargas

Flujo de Carga Solucin de la Red

Planeamiento operativo de laGeneracin

Programacin

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7. Funciones principales del sistema SCADA

Las principales funciones del EMS/ seguridad son:

Supervisin y monitoreo de la Operacin del Sistema Elctrico dePotencia en Tiempo Real (TR).

,

se establece el pronstico de la demanda del sistema.

redundantes establece el estado del sistema.

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7. Funciones rinci ales del sistema SCADA cont...

Flujo de carga: Permite al operador o al usuario en generalsimular las operaciones futuras.

Anlisis de contingencias: Permite efectuar estudios de la redante desconexin de equipos.

Planeamiento de la Operacin del Sistema: Permite planificar,

y largo plazo.

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8. Interface Electrnica en la Operacin del SI

8.1 RTU (Remote Terminal Unit)

El SCADA RTU es una pequea y robusta computadora que

comunique con los instrumentos.

Es una unidad independiente de adquisicin de datos.

Su funcin es controlar el equipamiento de proceso en el sitioremoto, adquirir los datos del mismo, y transferirlos al sistema

cen ra .

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RTU (Remote Terminal Unit)

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Interface Electrnica en la Operacin del SI Cont

Actualmente, en el SIdel Per se realizan tareas de supervisin,control y adquisicin de datos, por medio de las interfaceselectrnicas, es decir las RTU, cuyas caractersticas se describena continuacin:

Sistema Integrado de Control de Subestaciones (ISCS),denominado D25 Server ICCP, este producto pertenece a lanueva generacin de Super IEDs, que promueven la

integracin de todas las funciones automatizadas de unSistema Elctrico de Potencia, ofreciendo un diseo modularintegrado el cual estar basado en estndares abiertosreconocidos internacionalmente.

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Es un Disposit ivo Electrnico Intel igente (IED), queintegra un amplio rango de funciones de medidas, estados ycontroles de una instalacin, as como funciones decomunicacin en un solo equipo. Este nico equipo tiene lacapacidad de trabajar como un Gateway de IEDs,

con ro a or g co programa e, no o .

Es tambin un equipo de monitoreo.

La arquitectura flexibley escalablede la D25, la convierteen la mejor solucin para el monitoreo, control yau oma zac n e a ns a ac n c r ca.

Puede recibir una variedad de entradas discretas como, , .

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Las opciones de comunicacin, que soporta son dos puertosEthernet LAN o dos puertos seriales para la comunicacin con

,seriales para la comunicacin, con diferentes dispositivosutilizando la extensa librera de protocolos.

Adicionalmente, el Gateway D25, ofrece todas las funcionescumpliendo todos los requerimientos y estndares de la IEEE,IEC CE Mark.

La D25, utiliza un diseo innovativo de multiprocesadoresqueermiten brindar una serie de o ciones a los me ores niveles de

performance, permitiendo con esto mantener comunicaciones amejores performances que las brindadas por cualquier otro IED,debido a que por lo general realiza en la LAN comunicacin peerto peery transferencia de archivos modificados.

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8.2 Beneficios de las RTU

Entre las ventajas ms importantes, para su adquisicin dedatos debemos indicar las siguientes:

Permite la transmisin de datos al CCS, sin contar con

randes com licados costosos servidores ICCP.

El sistema se encuentra ya operando, de manera totalmente.

Puede ser administrado como Super IED , integrando unamp o rango e me as e cen ra es, su es ac ones, pun osde estados, controles y funciones de comunicaciones.

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Beneficios de las RTU cont...

Tambin puede ser empleado como controlador lgicoprogramable (PLC), nodo LAN, gateway IED, controlador denivel de baha monitor de calidad de potencia, grabador deforma de onda o nicamente como Unidad Terminal Remota(RTU).

eemp azo e m p es spos vos por uno n co.

.

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Beneficios de las RTU cont

Provee un mtodo efectivo para obtener datos de dispositivos

Elctrica.

.

Capacidad de ampliacin, pudindose conectar hasta 32, -

485.

os puer os e comun cac ones ser a es ac a s apar e erequerido para efectuar mantenimiento.

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Beneficios de las RTU cont

Configuracin de opciones de entradas analgicas AC/DC,.

El ConfigPro, es una herramienta de configuracin del tipoo o en uno e cua n egra erram en as an o para e s s ema

de configuracin como para el de mantenimiento.

Estas nuevas herramientas avanzadas, deben tambin ser defcil manejo, para minimizar la capacitacin y costosocasionados por su uso peridico. El ConfigPro, cumple conambos requerimientos.

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Capacidad de Expansin de la RTU D25 cont

(iii) Ofrece arquitectura expansible a requerimiento delusuario.

(iv) Conexin a redes LAN Ethernet.

(v) Configuracin de opciones de entradasanalgicas AC/DC, salidas de control y entradas

.

(vi) Capacidad de realizar funciones de metering, powerqua y y g a au recor er.

vii Ca acidad de desarrollar a licaciones l icas

programables.

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9. El software de Integracin IP

Con las continuas innovaciones, en software que lideran laIntegracin de sistemas mltiples o plataformas mltiples,

,la atencin de los usuarios finales, como son: los consultorese integradores.

El software personalizado o de control, proporciona ahora lacapacidad no slo de integrar sistemas sino tambin deas m ar una ver a era y n ca n er az gr ca e

usuario) con la capacidad de acceder, operar, administrar yconfigurar estos sistemas.

La tecnologa IP, est jugando un gran papel en los adelantosen integracin, a medida que las comunicaciones por IPpermiten a diferentes sistemas compartir y usar informacin.

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El software de Integracin IP cont

Podemos acceder a todos los sistemas mediante una conexin dere es n ar, con ex a en rm nos e usuar o yubicaciones del sistema, sea accesible por LAN, WAN, internet ointranet.

La conectividad por IP, tambin permite a sistemas en la redcompartir informacin, permitindonos as sacar provecho desoluciones de alto nivel para reduccin de costos.

Cuando todos los sistemas de una instalacin se despliegan en lared, entonces tenemos una infraestructura ue mantener.

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El software de Integracin IP cont

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APLICACIN

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APLICACIN

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CONTROL REMOTO

El SCADA es una tecnologa para elcontrol de un proceso, cuya

caracter st ca pr nc pa es a e e ectuardicho control y/o supervisin sobreequipos ubicados a gran distancia entres . ace nnecesar o apresencia de un operador en laslocaciones lejanas para verificar los

operacin normal.

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Aplicacin en plantas de Procesos

Los sistemas de interfaz entre usuario y planta basados en panelesde control repletos de indicadores luminosos, instrumentos demedida y pulsadores, estn siendo sustituidos por sistemasdigitales que implementan el panel sobre la pantalla de un

ordenador.

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Adquisicion de Datos

Un sistema SCADA, debe ser capaz de leer y/o escribir datos desdey hacia los PLCs y cualquier otro hardware de control. Tambindebe analizar los datos adquiridos y presentar estos datos de unamanera grfica, para que el operador sea capaz de identificar elequipamiento de campo y las acciones que realiza sobre stee ui amiento.

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Integracin de Diversos Protocolos

Un sistema SCADA, debe ser capaz de leer y escribir en mltiplesfuentes de datos, utilizando mltiples protocolos industriales.

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Integrated Substation Automation using an EEM System

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Integration of Supervisory Control and Data AcquisitionS stems Connected to Wide Area Networks

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