DEI Evolucion de Comunicacion de Datos

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


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


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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