Introducción a la IEC 61850 y zenon

 

 

En este sitio encontrará: 

• Características de conectividad
• Casos de uso
• Ingeniería Eficiente
• Seguridad de la inversión
• Capacidades detalladas
• Perspectivas

 

La norma IEC 61850 especifica los protocolos de comunicación para dispositivos electrónicos inteligentes (IED) que se utilizan en subestaciones digitales. Cuando se integra con la plataforma de software zenon de COPA-DATA, esta norma tiene el potencial transformador de optimizar y fortalecer los sistemas de automatización de la energía. Esta integración armonizada proporciona una transparencia sin precedentes de los datos operativos, garantizando una sólida interoperabilidad de sistemas y un control fiable en tiempo real. Diseñada para la flexibilidad y la escalabilidad, la sinergia entre la IEC 61850 y zenon genera eficiencia en la gestión de sistemas de energía, ofreciendo un elevado nivel de sofisticación en la administración de redes energéticas. Tanto en la automatización de la red como en la gestión de subestaciones, esta asociación promete mejorar el rendimiento a la vez que se atiene a los requisitos globales de cumplimiento normativo, sentando las bases para una nueva era de la inteligencia en la distribución de la energía.

 

 

Operaciones de servicios públicos preparadas para el futuro con tecnología de subestación digital

 

Se espera un crecimiento del mercado de las subestaciones digitales de más del 7,3 % de 2022 a 2028, impulsado por las ventajas de unos datos más precisos y fiables, unos tiempos de respuesta más cortos y el ahorro de costes en instalaciones e infraestructuras. No obstante, la transición de subestaciones tradicionales a las digitales puede suponer un reto debido a las reticencias de los usuarios finales y a conocimientos limitados. zenon Energy Edition de COPA-DATA ofrece una solución HMI para conseguir unas subestaciones más inteligentes e interconectadas, con el resultado del ahorro de tiempo, una menor carga de trabajo y un riesgo de errores más bajo. La formación eficaz del personal y la innovación en la comprobación de relés de protección son críticas para abordar estos desafíos.

 

En este artículo, examinamos las ventajas que la IEC 61850 ofrece para las empresas de suministros básicos, haciendo especial énfasis en su capacidad de optimizar las operaciones, la interoperabilidad y la eficiencia con zenon. Nos centramos en las capacidades de la norma y en cómo mejora la gestión de la red, la toma de decisiones y el intercambio de datos. Además, también ponemos de manifiesto cómo esta norma destaca las capacidades de zenon para ajustarse a la crecientes exigencias, evitando los costosos procedimientos de reequipamiento mediante la seguridad de la inversión de la plataforma de software zenon. Además, subrayamos el papel de la norma en la monitorización, el control y la automatización de los sistemas de energía, lo que contribuye a menos averías, a una mejor gestión de activos y a mejorar la fiabilidad y las aplicaciones avanzadas, allanando con ello el camino hacia un futuro de la energía más resiliente y sostenible.

 

Características clave de conectividad de la IEC 61850 en zenon

 

La compatibilidad detallada de zenon con los principales protocolos de comunicación de la IEC 61850 es la clave para una implementación con éxito de una subestación digital.

 

IEC 61850 MMS Client

 

Conecta con IED, recopila datos de monitorización detallados y comandos de control de problemas. zenon IEC 61850 puede conectarse con dispositivos de cualquier tipo y marca. El IEC 61850 MMS Client de zenon cumple con la Edición 2.1 de la norma IEC.

 

 

 

 

IEC 61850 MMS Server 

 

 

Proporciona datos a las aplicaciones anteriores en el flujo de trabajo, como RTU, concentradores de datos o salas de control SCADA.

 

 

 

 

IEC 61850 GOOSE Publisher y Subscriber

 

 

Integra en los flujos de comunicación entre las unidades de protección y valida flexiblemente y complementa las características de protección.

 

 

 

 

En combinación con la IEC 61850, zenon abarca varias soluciones en diferentes niveles. Gracias al alto nivel de integración, se pueden crear soluciones fácilmente a cualquier escala y combinarlas con cualquier otro sistema.

 

 

Soluciones potentes gracias a zenon en subestaciones digitales

 

La plataforma de software zenon asienta las bases para implementar un gran número de tareas y soluciones innovadoras en las subestaciones digitales:

 

Sistema de control de estaciones y HMI de subestaciones

 

El pleno conocimiento de las condiciones y un control seguro son los principales requisitos de las subestaciones modernas. zenon puede conectarse a cualquier tipo de hardware utilizando controladores MMS y GOOSE flexibles. Los dispositivos de la Edición 1 y la Edición 2 se pueden integrar simultáneamente, con independencia de su modelo de datos en concreto. Cualquier estado o medida se recupera y se indica claramente, por ejemplo en diagramas de una sola línea o mímicas personalizadas. El operador autorizado puede emitir comandos preconfigurados. El operador autorizado puede lanzar comandos preconfigurados. Los interbloqueos personalizados y automáticos basados en la topología de la subestación protegen el sistema frente a daños. Junto a la IEC 61850, zenon es compatible con otros muchos protocolos de comunicación, lo que ayuda a crear soluciones incluso en entornos heterogéneos y ya existentes.

 

Puerta de enlace de subestaciones

 

La monitorización centralizada a través de salas de control regionales o nacionales son un requisito fundamental en muchos proyectos. zenon posibilita esta característica con su puerta de enlace de procesos integrada. Todos los protocolos relevantes, como IEC 60870, DNP3, IEC 61850, MODBUS o OPC UA, y muchos más, están disponibles. La conexión permite una monitorización completa y un control consistente de los equipos de la subestación. Para este fin, el software de gateway puede mediar flexiblemente entre el centro de control y los dispositivos de la subestación, incluso en caso de que se estén utilizando diferentes protocolos.

 

Monitorización y substitución de comunicaciones GOOSE

 

 Puede parecer inusual que un paquete HMI/SCADA sea compatible con el protocolo GOOSE de la IEC 61850. Sin embargo, abre todo un mundo de posibilidades. Con el GOOSE Subscriber, se pueden monitorizar y supervisar los mensajes GOOSE, lo que ofrece una mejor disponibilidad y una mayor fiabilidad de esta nueva tecnología. Para sustituir los mensajes GOOSE que falten, por ejemplo, por un fallo en un componente, se puede utilizar GOOSE Publisher, que permite que los mensajes GOOSE sigan estando disponibles hasta que el fallo en el componente se haya resuelto.

 

Alta disponibilidad de redes con PRP

 

PRP (Protocolo de Redundancia Paralela) es un estándar industrial que proporciona una conmutación por error sin interrupciones ante cualquier fallo de cualquier componente de la red. Todos los protocolos de comunicación basados en Ethernet de zenon, como IEC 61850 MMS Client y Server o GOOSE se pueden utilizar sobre la base del PRP.

 

 

Gestión unificada de registros de incidencias

 

La oscilografía de alta precisión y los datos de estado son captados por los IED y los equipos de protección y almacenados en los denominados registros de incidencias. A través de la función de transferencia de archivos, zenon recopila estos archivos de la red de IED, poniéndolos a disposición para la investigación centralizada con sistemas expertos. Además, zenon está equipado con un visor integrado COMTRADE (Formato común para intercambio de datos transitorios para sistemas de energía), lo que permite visualizar los registros de incidencias conforme a IEEE C37.111 en la HMI local.

 

Compatibilidad de puesta en marcha (FAT/SAT)

 

Durante las FAT y SAT (Pruebas de aceptación en fábrica e in situ), a menudo faltan componentes o dispositivos en la planta. Para simularlos, zenon ofrece una amplia gama de herramientas para crear procesos virtuales, de manera que al menos se pueda hacer una comprobación previa de la parte existente en combinación con la simulada. Para las SAT se necesitan funciones adicionales, como la lista de diagnóstico variable, que proporciona una visión general filtrable de todos los puntos de datos de comunicación. Además, la pantalla del sistema (coms-screen) ofrece información sobre el estado de conexión de los dispositivos. En el funcionamiento de pruebas, las estadísticas de alarmas pueden ayudar a identificar los puntos críticos sobre los que es necesario volver a trabajar.

 

Cambio de dispositivos y validación de los equipos

 

Durante el funcionamiento habitual, los dispositivos de protección se deben validar periódicamente. En las plantas clásicas con cableado, este es un procedimiento que requiere mucho esfuerzo. Sin embargo, en las subestaciones digitalizadas con bus de proceso conforme a la IEC 61850 se pueden utilizar funciones específicas para realizar pruebas dentro del sistema, sin necesidad de intervención física. Aquí zenon puede ayudar a indicar claramente el modo de funcionamiento de la planta y sus componentes. Interpretando la información de la IEC 61850, el ingeniero de pruebas puede identificar de manera transparente qué partes de la planta están aisladas o en modo de prueba. zenon ayuda a restablecer de manera consistente todos los ajustes relevantes y a rearmar los dispositivos de protección una vez finalizadas las pruebas.

 

Además, los equipos defectuosos de la subestación deben sustituirse rápidamente y comprobarse exhaustivamente antes de volver a conectarlos para seguir con el funcionamiento normal. zenon ofrece soluciones para una sustitución rápida en caso de que un IED sufra una avería. Con el uso de un controlador de puntos de datos alternativo, los valores se pueden desviar instantáneamente a un dispositivo sustituto sustitución, sin importar el tipo o el modelo.

Ventajas de un flujo de trabajo de ingeniería muy eficiente

 

MMS Client: adquisición de datos desde los IED

 

El controlador IEC 61850 MMS Client viene con una excepcional compatibilidad de funciones y cumplimiento de la norma. Es compatible con la Edición 1 y la Edición 2.1 de la IEC 61850-8-1 y se mejora continuamente conforme a la evolución de la norma. Es posible cargar modelos de datos desde servidores IEC 61850, así como adoptarlos desde archivos SCL. La configuración del MMS Client se realiza con la ayuda de cuadros de diálogo claramente estructurados que permiten ajustar cada uno de los aspectos de la funcionalidad de los controladores. También se pueden utilizar plantillas y herramientas de configuración automática para grandes sistemas estandarizados.

El controlador admite conjuntos de datos estáticos y dinámicos para la elaboración de informes. Además, se presta especial atención a los sistemas HMI redundantes en cuanto a los informes, de manera que se garantiza un funcionamiento continuado incluso si falla una parte del sistema. Con todo ello, el IEC 61850 MMS Client de zenon ayuda al ingeniero a proceder fácilmente a través de escenarios verticales de abajo a arriba, pero también promueve la realización de flujos eficientes de trabajo de ingeniería verticales de arriba a abajo.

 

MMS Server: suministro de datos y servicios a clientes de nivel superior

 

Un IEC 61850 MMS Server integrado es un HMI que se puede utilizar de diversas formas. Se puede usar para agrupar datos, unificar la comunicación, como puerta de enlace o como herramienta de simulación y pruebas. Para lograr la máxima flexibilidad, el IEC 61850 MMS Server se integra en el entorno IEC 61131-3 (Soft PLC) de zenon. De este modo, es posible adaptarse de manera individual a un número infinito de posibilidades de configuración. No obstante, las reglas básicas de la descripción del modelo también se aplican aquí. Para empezar a configurar el modelo de datos del MMS Server se puede importar un archivo SCL externo. Todo el modelo de datos y las configuraciones avanzadas del servidor se organizan con la ayuda de una herramienta de configuración integrada.

 

GOOSE Publisher y Subscriber

 

La configuración de GOOSE en zenon Logic se logra principalmente mediante archivos SCL. Habitualmente el archivo de descripción de una instancia proporciona información sobre los mensajes de GOOSE y es normalmente parte de la descripción del IEC 61850 Server. Para configurar las suscripciones, se cargan las respectivas secciones de otras entidades de publicación. Es un método simple pero, aun así, muy eficaz para la configuración de GOOSE en zenon.

 

Configuración de HMI automática: ¡ahorra hasta el 90 % del tiempo de ingeniería!

 

Servicios profesionales de COPA-DATA

 

Para lograr los mejores resultados posibles para tu solución para subestaciones digitales, nuestro equipo de expertos te proporciona asistencia con sus más de 30 años de experiencia en la automatización de subestaciones. Los servicios van desde los estudios de concepto de arquitectura básicos y la creación de diseños de plantillas HMI ergonómicas hasta la creación de asistentes y el análisis de modelos de datos disponibles para la creación automática de proyectos. Para más información, consulta: Servicios de asistencia profesionales de zenon - COPA-DATA

 

Seguridad de la inversión mediante software industrial profesional

 

Seleccionar la tecnología de automatización de subestaciones es crucial, puesto que tiene que funcionar de manera fiable y en condiciones críticas durante muchos años. Un número considerable de empresas de suministros básicos y energía de todo el mundo, que ya confían en zenon, disfrutan de las inestimables ventajas que contribuyen al cumplimiento de sus responsabilidades y abren un nuevo potencial para el éxito empresarial:

 

Diseñada para mantener una excelente compatibilidad a largo plazo con la norma IEC 61850

 

La plataforma de software zenon ha sido especialmente diseñada para funcionar en el contexto de las infraestructuras energéticas críticas. El funcionamiento fiable está en consonancia con la capacidad de mejorar y actualizar la solución a lo largo de todo su ciclo de vida útil con un esfuerzo razonable. La norma IEC 61850 para subestaciones digitales se mejora constantemente. COPA-DATA se dedica a canalizar está evolución y a ofrecer una excelente compatibilidad con las futuras mejoras de la norma. De este modo, por ejemplo, los dispositivos compatibles con las diferentes versiones de la norma (Edición 1 y Edición 2) se pueden asimismo integrar en la misma solución con zenon. El IEC 61850 MMS Client de zenon se ha certificado oficialmente conforme a la Edición 2 de la norma internacional (Certificado emitido por DNV GL).

 

Éxito en la digitalización de entornos existentes

 

Los proyectos de digitalización y reacondicionamiento normalmente deben tener en cuenta los equipos, normas e interfaces ya existentes. zenon es un proveedor independiente que ofrece posibilidades listas para su uso de conexiones entre los IED y sistemas de cualquier tipo. Esto permite idear soluciones basadas en la IEC 61850 incluso en el contexto de entornos heterogéneos.

 

 

Mejora y escala tu solución con facilidad

 

zenon se puede utilizar en aplicaciones a cualquier escala. Desde aplicaciones a pequeña escala con pocos datos hasta aplicaciones de O&M a gran escala para flotas de subestaciones, la solución está impulsada por un conjunto completamente integrado de componentes de ingeniería y de tiempo de ejecución, lo que genera grandes sinergias durante todas las fases del proyecto. La inigualable tecnología de conexión de redes de zenon permite crear arquitecturas seguras y modulares, con el respaldo de características de redundancia opcionales.

Capacidades IEC 61850 detalladas en zenon

 

IEC 61850 MMS Client

• Cumple con la Edición 1 y la Edición 2.1 de la norma IEC 61850-8-1*
• Certificación para la Edición 2: probada con 1000 IED concurrentes
• Admite la comunicación simultanea con dispositivos de ambos tipos (Edición 1 y Edición 2).
• “Operación directa” y “selección antes de operar”, con seguridad normal y reforzada, integradas en el control de comandos
• Estampado de tiempo de RTU y calidad RTU en todo el sistema
• Navegación en línea e importación selectiva del modelo de datos de IED desde el entorno de ingeniería
• “Autodescripción” durante la asociación con el IED (coincidente con el estado actual del modelo de datos y servicios de IED)
• Navegación sin conexión e importación selectiva de archivos SCL
• Admite conjuntos de datos dinámicos para la elaboración de informes
• Soporte para transferencia de archivos
• Categoría de origen definible (“orCat”)
• Opciones individuales de activación para informes (para dispositivos que se lo requieran al cliente)
• Compatibilidad con todas las clases de datos comunes (CDC) y tipos privados, así como con matrices
• Compatibilidad con seguimiento de servicio, configuración de grupos
• Nombres variables definidos por el usuario en la aplicación HMI
• Cifrado TLS (IEC 62351-3)
• Autenticación ACSE (IEC 62351-4)
• Compatibilidad con PRP (Protocolo de Redundancia Paralela)

 

*Nota: Procedimiento de prueba formal de la Edición 2.0 llevado a cabo con caso de prueba opcional “cBr33” de conformidad con la Edición 2.1

 

IEC 61850 MMS Server y GOOSE (controlador integrado)

 

El controlador está integrado en el IEC 61131-3 Logic Service de zenon y es compatible con comunicaciones MMS y GOOSE.

• Compatibilidad con la Edición 1 y la Edición 2 de la norma IEC 61850-8-1:
  • comunicación Cliente-Servidor mediante MMS
  • Supervisión y publicación/suscripción GOOSE combinadas en una sola configuración IED.
• El controlador admite la conexión con varios clientes 850
• Admite la navegación en línea de los clientes por el modelo de datos (dispositivos lógicos, nodos lógicos, objetos de datos y atributos de datos)
• Gestión de comandos: realización flexible de cualquier modelo de control mediante scripts basados en la IEC 61131-3
• Compatibilidad con informes con y sin búfer
• Lectura y escritura de valores
• Lectura y escritura de valores de conjuntos de datos
• Creación dinámica y eliminación de conjuntos de datos
• Compatibilidad con configuración de grupos
• Soporte para transferencia de archivos
• Compatibilidad con IPv4 e IPv6
• Cifrado TLS (IEC 62351-3)
• Autenticación ACSE (IEC 62351-4)
• Compatibilidad con PRP (Protocolo de Redundancia Paralela)
• Aplicación directa de IEC 61131-3 (Logic) para cálculos y procedimientos de control especiales

 

Futuras tendencias y desarrollo de la IEC 61850 y zenon

 

Al analizar el papel de la IEC 61850 y zenon, es importante tener en mente las futuras tendencias y el desarrollo. Satisfacer unas exigencias cada vez mayores, debidas a la dinámica y demanda crecientes de energía eléctrica, obliga a las empresas de suministros básicos a preparar sus activos para el futuro y avanzar en su eficacia operativa. Puesto que la ciberseguridad desempeña un importante papel en los sistemas digitalizados, la industria energética debe garantizar su protección frente a las ciberamenazas. Además, la creciente sensibilización mundial por la sostenibilidad y las políticas de emisiones cero pone de manifiesto la necesidad de abandonar las fuentes de energía fósiles tradicionales en favor de las renovables distribuidas. zenon está bien posicionado para afrontar estos desafíos, con el desarrollo de la interfaz del usuario y las soluciones de red inteligente en primera línea de su desarrollo. Estamos deseosos de ver lo que el futuro deparará a nuestros clientes, a la IEC 61850 y a zenon.

 

Para más información detallada sobre las capacidades y la conformidad de implementación de los controladores relacionados con la IEC 61850 y las funciones de zenon, contacta con energy@copadata.com.