Sincrofasores
SincrofasoresAutomatizacin Industrial
1SincrofasoresAutomatizacin IndustrialLa norma IEEE C37.118 de
2005 define al sincrofasor como aquel fasor que ha sido calculado a
partir de los datos muestreados usando una seal de tiempo estndar
como referencia para la medicin, de tal forma que los fasores
tomados de sitios remotos tengan una relacin de fase comn
definida.
SincrofasoresAutomatizacin IndustrialLos sincrofasores, en
trminos generales, son mediciones de fasores que estn sincronizadas
con la hora UTC (Universal Time Coordinated), donde los
dispositivos encargados de realizar estas mediciones (PMU) crean
internamente una onda coseno de frecuencia nominal (50 60 Hz) como
referencia. Dicha sincronizacin debe ser precisa ya que un desfase
de tan solo 1 s provocar un error en el ngulo de fase de 0,0216
para un sistema a 60 Hz de 0,018 para un sistema a 50 Hz.
SincrofasoresAutomatizacin IndustrialLas unidades de medicin
fasorial muestrean el voltaje y corriente del sistema de potencia a
travs de los transformadores de instrumentacin instalados en la
subestacin, en la conexin de estos equipos se emplean filtros y
atenuadores. Una vez medido el fasor, la unidad de medicin (PMU)
prepara un mensaje con la marca del tiempo y los datos del fasor en
un formato definido inicialmente por la norma IEEE1344 en 1995
(Esta norma fue sustituida por la IEEE C37.118 en el ao 2005), de
tal modo que pueda transmitirse a un lugar distante a travs de
cualquier enlace de comunicaciones que se encuentre disponible.
Protocolo C37.118-2005Automatizacin Industrial
Protocolo C37.118-2005Automatizacin IndustrialEl protocolo
C37.118-2005 el cual reemplaz al original IEEE std 1344-1995, es un
estndar abierto que se aplica a las mediciones de los sincrofasores
utilizados en el sistema de energa elctrico. Este estndar define:
La convencin de medida del sincrofasor y tambin el formato de la
comunicacin para la transmisin de los datos en tiempo real. Adems
provee un mtodo que determina la precisin de la medida y provee
mediciones del rendimiento cuando se encuentra en estado
estable.
Usando los relojes de sincronizacin como referencia un PMU crea
la representacin del fasor como un nmero complejo de una seal
senoidal constante como se muestra en la siguiente figura
Protocolo C37.118-2005Automatizacin Industrial
AplicacionesAutomatizacin Industrial
AplicacionesAutomatizacin IndustrialSistemas de transporte
inteligente: medicin sincronizada de fasoresOperacin en tiempo
real
El conocimiento de las condiciones de la red en tiempo
realIdentificacin temprana de problemas potenciales
AplicacionesAutomatizacin IndustrialAnlisis de
contingenciasPlanificacin y estimacin de estado de la red
Comparativa SCADA vs sincrofasores
AplicacionesAutomatizacin IndustrialAnlisis post-evento de
contingencias: localizacin de faltas mediante sincrofasores
MediosdeComunicacinAutomatizacin Industrial
MediosdeComunicacin:Automatizacin
IndustrialUnfactorfundamentalalahoradeimplementar
elsistemaeslacomunicacindelasmedicionesconmarcadetiempoalconcentradordedatos.Mientras
quelabasedetiempossedistribuyealasunidadesPMUmedianteunacomplejareddesatlites,
losdispositivosactualesutilizantecnologasdecomunicacintelefnica,digitalenserieydeEthernet
paraestablecerlaconexinconelconcentradordedatosPDC.Entrelasdiversastecnologasque
seaplicanenlainfraestructuradecomunicacionessecuentanelcableadodirecto,lasredesderadio
querequieranonolicencia,lasmicroondas,lostelfonospblicoycelular,laradiodigitalydiversas
combinacionesdeestastecnologas
ejemploUnacomputadorapersonalconectadaalasalidadel
osPDCproporcionalalusuariomedianteelusodeun
respectivosoftwarequepermitacalcularypresentar:frecuencias,voltajes,corrientes,MWyMVardel
sistemaelctricodepotencia
Dispositivos para sincrona
Comunicacin entre pmus-pdcAutomatizacin Industrial
Cmo puedo asegurar las comunicaciones de los sincrofasores?Se
pueden asegurar sus vas de comunicacin a travs del diseo del
sistema y con el empleo de dispositivos seguros de comunicacin. Con
el uso de un PDC en su subestacin, todas las comunicaciones de las
PMUs corren a travs del PDC, lo cual proporciona una capa entre las
comunicaciones de la PMU y las salientes. El uso del protocolo
UDP_S fuera del PDC asegura ms las comunicaciones que salen de la
subestacin, porque todas las comunicaciones entrantes son ignoradas
por el UDP_S. Y algunas marcas ofrecen dispositivos de encriptacin
serial, gateways seguros de Ethernet, etctera, para asegurar las
comunicaciones que entran y salen de su subestacin.
Existe alguna manera de integrar datos del sincrofasor en mi
sistema SCADA?
El sistema SCADA soporta la norma IEEE C37.118-2005 para
sincrofasores, usted puede enviar datos desde el PDC hasta su
sistema SCADA de manera directa. De lo contrario, utilice el
controlador de automatizacin en tiempo real (RTAC) SEL-3530 para
migrar de IEE C37.118 a protocolos SCADA populares.
Cuando debo utilizar un PDC de hardware contra un PDC de
software?
Un PDC basado en hardware, como el SEL-3373, tiene una latencia
determinstica a travs del PDC. Los PDCs basados en software, como
el SEL-5073, tienden a escalar con el hardware de cmputo en el cual
corren. En general, utilice un PDC basado en hardware en ambientes
de subestacin y/o donde usted desee implementar esquemas de control
en tiempo real. Los PDCs de software se utilizan donde exista un
gran nmero de entradas de PMUs o PDCs para concentrar y donde se
requieran plataformas de cmputo ms poderosas. Los PDCs basados en
software son utilizados con frecuencia en centros de control o en
centros regionales.
La alineacin de hora del PDC limita el ndice mximo de
mensajes?
La alineacin de tiempo no tiene impacto alguno en el ndice de
mensajes, porque el ndice de mensajes y la alineacin de tiempo de
los datos son independientes.
Cmo funciona el flujo del protocolo IEEE C37.118-2005 en
comparacin con un protocolo basado en eventos?Para aplicaciones en
tiempo real, los protocolos de flujo permiten el diseo de sistemas
de acuerdo con las condiciones mximas de ndices de datos. Esta es
una ventaja del protocolo IEEE C37.118-2005. A diferencia de
protocolos basados en eventos, los flujos de datos son adecuados
para aplicaciones en tiempo real de misin crtica. Por tanto, el
desempeo del sistema est garantizado.
Algunos rels incluyen una funcin llamada RTC. RTC es sinnimo de
control en tiempo real. Una PMU con RTC habilitado puede enviar y
recibir datos de sincrofasor. Los rels con RTC pueden concentrar
hasta dos entradas adicionales de la PMU. Los usuarios pueden
construir esquemas de control de rel a rel, mediante la
implementacin de la lgica de control dentro del rel.
Qu sucede si pierdo la seal del reloj satelital para mi sistema
de sincrofasores?
La norma IEEE C37.118 incluye un indicador de calidad de hora
como parte del mensaje de datos del fasor. Lo anterior proporciona
al usuario una indicacin de que los datos recibidos del fasor
cumplen con la precisin requerida de hora. Adems, los relojes
satelitales SEL (SEL-2401 y SEL-2407) cuentan con "estabilidad de
mantenimiento", lo cual significa que estos relojes GPS seguirn
proporcionando una seal de la hora exacta hasta por un mximo de 18
segundos. Existen equipos que tienen la capacidad de distribuir la
hora en una red de rea amplia con una precisin superior a un
microsegundo, por lo que en caso de falla del GPS, la hora relativa
se mantiene en la red de comunicaciones.
Qu soluciones ofrece existen hoy para sincrofasores?
Hay una amplia gama que necesita para un sistema completo de
sincrofasores. Ahora se ofrece muchas PMUs diferentes, PDCs basados
en hardware y en software, procesadores de vector de sincrofasores,
relojes sincronizados va satlite, soluciones seguras de
comunicaciones (seriales, Ethernet y SONET), sistemas integrados de
comunicaciones, software de visualizacin de sincrofasores en tiempo
real y mucho ms. Adems, el equipo experto de servicios de ingeniera
puede ayudarlo a disear, instalar y poner en marcha su sistema.
SISTEMA DE MEDICION FASORIALAutomatizacin Industrial
Sistema de medicin fasorialAutomatizacin IndustrialLos
sincrofasores son una herramienta para resolver problemas de
proteccin, automatizacin y control del sistema de potencia.
Transporte de datosAutomatizacin Industrial
Transporte de datosAutomatizacin Industrial
Unidad de medicin fasorial (pmu)Automatizacin Industrial
Unidad de medicin fasorial (PMU)Automatizacin IndustrialUn PMU
puede medir 50/60 Hz formas de onda de CA tpicamente a una
velocidad de 48 muestras por ciclo. Las formas de onda AC analgica
se digitaliza mediante un convertidor analgico-digital para cada
fase. Un oscilador de bloqueo de fase junto con una fuente de
referencia, Sistema de Posicionamiento Global proporciona la
necesaria muestreo sincronizado de alta velocidad con una precisin
de 1 microsegundo. El tiempo resultante fasores etiquetados se
puede transmitir a un receptor local o remoto a velocidades de
hasta 60 muestras por segundo.
Concentrador de datos de fasorAutomatizacin Industrial
Concentrador de datos de fasorAutomatizacin IndustrialUn sistema
ms capaz incluye un concentrador de datos de fasor de subestacin
(PDC), con capacidad para archivo, o un procesador e control
distribuid.
Permiten grabar archivos o datos para realizar un anlisis
posterior, as como monitorear mediciones globales las cuales son
mostradas a travs de un display.
Un PDC posee cierto nmero de salidas especializadas lo que
permite acoplarlo a un sistema SCADA
Protocolo de comunicacinAutomatizacin Industrial
Protocolo de comunicacinAutomatizacin IndustrialLa IEEE
C37.118-2005 es el protocolo predominante utilizado para la
comunicacin de la corriente de datos del sincrofasor.
Por lo general las comunicaciones de rea amplia utilizan redes
IP para transportar datos de sincrofasores, debido al ancho de
banda incrementado de datos que se requiere para mltiples PMUs o
PDCs.
Importancia de la seguridadAutomatizacin Industrial
Importancia de la seguridadAutomatizacin Industrial
Esta arquitectura reduce la probabilidad de que un hacker tenga
acceso y mucho menos que tome el control o cambie configuraciones
de los rels/PMUs. Adems, en esta arquitectura del sistema, todas
las comunicaciones deben pasar primero a travs de un Gateway
Ethernet seguro.
Seguridad de la informacinAutomatizacin Industrial
Seguridad de la informacinAutomatizacin IndustrialExisten tres
elementos para asegurar la transportacin de datos que deben tomarse
en consideracin: (1) confidencialidad de los datos (solo usuarios
autorizados pueden ver los datos), (2) integridad de los datos (los
datos enviados son los mismos que los datos recibidos), y (3)
disponibilidad de los datos (los datos siempre estn
disponibles).
Las subestaciones estn conectadas a otras subestaciones y
centros de control a travs de una variedad de enlaces de
comunicaciones. Estos enlaces pueden o no estar en control de la
planta de servicios pblicos.
Redes fasorialesAutomatizacin Industrial
Redes fasorialesAutomatizacin Industrial
