Escuela Politécnica Nacional Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Maestría en Electricidad con mención en Redes Eléctricas Inteligentes TRABAJO I BIMESTRE El estándar IEC61850 Redes y sistemas de comunicaciones en subestaciones eléctricas “Communications networks and systems in substation” César Andrés Mejía Quito, 2021

¿Porqué se necesita una nueva normativa? Estas soluciones no cumplen con al menos uno de los siguientes requisitos. Negocio global. Adaptación a los rápidos cambios de tecnología. Alta fiabilidad. Utilización de diferentes tecnologías. Soporte para las soluciones futuras en la automatización de subestaciones.

Evolución histórica del estándar IEC-61850

Edición 1 y Edición 2 – Estándar IEC 61850

Ventajas del estándar IEC Reducción de cableado convencional. Uso de redes ethernet y componentes de comunicación. Es un estándar mundial, acogido por los fabricantes, es la única solución para la interoperabilidad. Soporta funciones de control, protección y supervisión. Facilita la infraestructura desde el centro de control de todo el equipamiento eléctrico.

Estructura del estándar IEC El estándar internacional IEC lleva como título: “Communications networks and systems in substation”, “Redes de comunicación y sistemas en las subestaciones” Está formada por un conjunto de documentos que se estructuran de la siguiente forma:

Lenguaje de configuración SCL - Datos SCL

Modelo de datos de una subestación En la parte 7 de la norma se lleva a cabo el modelado de los elementos que se puede encontrar en una subestación, con el objetivo de conseguir el requisito fundamental de perdurabilidad en el tiempo. En la siguiente figura se muestra un ejemplo de cómo se asigna a, los distintos elementos de una subestación, el modelo que propone el estándar:

Funciones del sistema de automatización de subestaciones Son tareas que se tiene que realizar en la subestación. Algunas de estas funciones son para controlar, monitorear y proteger el equipo de la subestación y sus alimentadores. Nivel de proceso, nivel de bahía, nivel de estación.

Modelos de Servicios Comunicación vertical o Protocolo MMS IEC o Tiempo no es crítico o Integración SCADA -IEDs o Visualización de datos HMI o Tareas de control (SBO) o Registros de eventos Comunicación horizontal IED – IED Tiempo crítico Mensajes GOOSE (4ms) Interoperabilidad a los esquemas de protección. Reduce el número de entradas y salidas binarias.

Sincronización de tiempo La sincronización de tiempo es clave para muchas aplicaciones de los sistemas de protección y control para subestaciones eléctricas. Para cada funcionalidad, la precisión necesaria en la medida del tiempo es: - Funciones de SCADA: 1 s - Automatización de subestaciones Bus de proceso: 1ms Bus de campo: de 10 us a 1us Sincrofasores: 1 us Con el trabajo conjunto de la IEE con la IEC se han elaborado las normas que definen el protocolo Precision Time Protocol (PTP) : - SNTP: Precisión 1ms. - IEEE 1588 v2 – Precisión: 1us.

Confiabilidad de la red Esta definida por una estructura de red, dependiendo de las aplicaciones se puede tener protocolos de redundancia. PRP HSR

Comparación con otros protocolos de comunicación

Ventajas del Estándar Es un estándar mundial, es la única solución para interoperabilidad. El estándar introduce un nuevo lenguaje SCL, Substation Configuration Language. Intercambio de datos de alta velocidad mediante el uso de redes LAN- Ethernet 10 – 100 Mbps. Con esto se miniza el cableado entre equipos de subestación y por consiguiente disminuye el costo. Soporta todas las funciones de automatización de subestación que comprenden el control, la protección y la supervisión. Conexión punto a punto (peer to peer) la relación de “maestro-esclavo” ha quedado en la historia.

Ventajas del Estándar Especifica los procesos de la ingeniería y sus herramientas, el ciclo de vida de sistema y las exigencias de garantía de calidad y el mantenimiento para el sistema de automatización de subestación. Comunicación horizontal (GOOSE), comunicación vertical (MMS) y simples values. Sincronización de tiempo con alta precisión mediante PTP. IEE1588.