CONSIDERACIONES PARA PRUEBAS CON IEC 61850
Autores: James Ariza y Ren Aguilar MEGGER
Traduccin: Luis Eduardo Aragn GERS
CONCLUSIONES
Esto puede parecer una cosa del futuro, sin embargo la IEC 61850
se utiliza hoy en todo el mundo, con cientos de subestaciones ya en
servicio. Sin embargo, algunos detalles quedaron fuera de la versin
inicial de la norma IEC 61850. La edicin 2 de la serie de normas
IEC 61850 se acaba de publicar en 2010. Uno de los cambios en la
edicin 2 se relaciona con la funcin de modo de prueba. El usuario
ajustar un bit de prueba y los dispositivos de la subestacin sabrn
que los mensajes enviados por ese dispositivo no son eventos
reales, sino una prueba de mensajes GOOSE.El grupo de trabajo 10
del comit tcnico 57 de la IEC (TC57 WG10) se encuentra actualmente
trabajando en algunas guas de referencia para las pruebas
funcionales a esquemas basados en la norma IEC 61850.
Un sistema moderno de prueba debe ser capaz de recibir y enviar
mensajes GOOSE a travs de la red de rea local (LAN) de la
subestacin. Esto requerir que el sistema de prueba para poder
interrogar a la red, adquiera el mensaje GOOSE correcto y detenga
las inyecciones o el temporizador en menos de 2 milisegundos. Este
tiempo slo se logra por la implementacin del algoritmo adecuado en
el sistema de prueba. Tambin el sistema de prueba debe ser capaz de
leer archivos SCL y asignar las entradas para los diferentes
mensajes GOOSE disponibles en el archivo SCL. Si no hay un archivo
SCL, el sistema de prueba tendra que ser capaz de interrogar a la
red y mostrar todos los mensajes GOOSE disponibles en la red, para
permitir que el usuario sea capaz de asignar estos mensajes a las
entradas binarias en el sistema de prueba.
Por ejemplo, un usuario que necesite probar un esquema de
recierre con IEC 61850 deber hacer lo siguiente: En primer lugar,
conectar el sistema de prueba a la red para determinar qu mensajes
GOOSE estn disponibles. Esto tambin puede hacerse a travs de un
archivo SCL. Despus que se encuentren todos los mensajes GOOSE de
inters, estos se asignan internamente a las entradas y salidas
binarias del sistema de prueba (Similar a emplear los cables de
prueba para conectar las entradas y salidas binarias del rel a las
entradas binarias del equipo de prueba). Los valores de la prueba
se inyectan y el rel disparar enviando un mensaje GOOSE de disparo
a la red.
En este momento el sistema de prueba debe detectar el mensaje y
registrar el tiempo de disparo. Despus se emplean unos cuantos
ciclos de retraso para simular la apertura del interruptor y el
sistema de prueba enviar un mensaje GOOSE a la red que simula la
condicin de apertura del interruptor (52A). El rel recibe el
mensaje e inicia el recierre. Una vez que expire el tiempo de
recierre, el rel enva otro mensaje GOOSE para volver a cerrar el
interruptor. En este momento el sistema de prueba adquiere el
mensaje y enva otro mensaje GOOSE simulando el cierre del
interruptor. Esto contina hasta que el rel realiza el ltimo ciclo
de recierre. As es como se prueba un dispositivo IEC 61850
tpico.
Otro tema es el uso del bus de proceso, definido por la norma
IEC 61850 Parte 9-2, como la digitalizacin de todas las seales
analgicas en la subestacin. Esto se logra mediante la conexin de
todos los transformadores de corriente, transformadores de tensin y
los cables de control, a las Merging Units. Estas unidades
convierten seales analgicas en seales binarias y envan la
informacin a travs del bus de proceso a todos los dispositivos que
se suscriben para obtener esa informacin. Las Merging Units
sustituyen con una o varias fibras pticas los cables de cobre que
conectan los equipos primarios (transformadores de corriente y de
tensin, interruptores, seccionadores, etc.) con los DEIs que
constituyen el sistema de Proteccin, Control y Medida. Esto es
bastante nuevo y muchos fabricantes no lo han implementado todava,
pero ya existen varios proyectos piloto evaluando las diferentes
opciones de implementacin del bus de proceso.
Los mtodos tradicionales todava se pueden utilizar para probar
dispositivos IEC 61850. Se deben aplicar seales de tensin y
corriente al dispositivo con el fin de simular un disparo. La
diferencia est en la manera de monitorear la seal de disparo.
Tradicionalmente, el usuario conecta un cable desde una entrada
binaria del equipo de prueba hasta una salida binaria del
dispositivo de proteccin. Cuando el dispositivo de proteccin
dispara, la salida se cierra y esto hace que la entrada en el
equipo de prueba se active y detenga las inyecciones de prueba o el
temporizador. Con dispositivos IEC 61850, el equipo de prueba ya no
supervisa una salida fsica. El equipo de prueba tendr que ser capaz
de detectar y suscribirse a un mensaje GOOSE. Una vez se detecta el
mensaje GOOSE correcto el equipo de prueba debe parar las
inyecciones o el temporizador.
. Un desafo para las pruebas de dispositivos IEC 61850 es la
falta de conocimiento de la norma por parte de muchos tcnicos e
ingenieros y tambin comprender la funcionalidad y aplicacin del
sistema utilizado para las pruebas de estos dispositivos. Con el
fin de saber qu mensajes GOOSE monitorear, el usuario debe estar al
tanto del lenguaje bsico de la norma IEC 61850. Por ejemplo, los
archivos SCL (Substation Configuration Language: Lenguaje de
configuracin de Subestacin) contienen toda la informacin de cmo se
configura la subestacin, pero lo ms importante es que poseen
mensajes GOOSE.
Conexiones utilizadas para prueba de un DEI (Dispositivo
Electrnico Inteligente) basado en IEC 61850
La norma IEC 61850 publicada en 2005 fue desarrollada para
control y proteccin de sistemas elctricos mediante la
estandarizacin del intercambio de informacin entre todos los
dispositivos electrnicos inteligentes (DEIs) al interior de una
subestacin automatizada. IEC 61850 proporciona un marco de
referencia para la integracin de la subestacin al especificar los
requisitos de las comunicaciones, las caractersticas funcionales,
la estructura de los datos en los dispositivos, las convenciones de
nomenclatura para los datos, cmo interactan las aplicaciones y
controlan los dispositivos y la forma como deber ser probada la
conformidad con la norma.
El desarrollo de la norma IEC 61850 es continuo. Este trabajo
dio lugar a la Edicin 2 de la misma, publicada en 2010. IEC 61850
se haba definido exclusivamente para sistemas de automatizacin de
subestaciones, pero desde entonces se ha extendido a otras reas de
aplicacin como se refleja en el cambio del ttulo IEC 61850 Ed 2.
Communication Networks and Systems for Power Utility Automation IEC
61850 Ed 2: Redes y sistemas de comunicacin para la automatizacin
de empresas de energa.
Uno de sus principales objetivos es la interoperabilidad entre
dispositivos de proteccin y control de diferentes fabricantes. As
mismo trae como ventaja la sustitucin del cableado de cobre
tradicional con cables de fibra ptica a travs de Ethernet. Esto
significa que no se requieren ms entradas y salidas binarias para
las funciones de control y proteccin. El mtodo tradicional de
disparo de un interruptor a travs de un contacto se puede sustituir
por mensajes GOOSE (Generic Object Oriented Substation) enviados a
travs de Ethernet con cables RJ45 o cables de fibra ptica. Uno de
los retos que enfrenta actualmente IEC 61850 es la definicin de los
procedimientos de prueba. Cmo se supone es un dispositivo IEC 61850
a probar? Qu se requiere para poner a prueba estos
dispositivos?
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