Norma IEC 61850. Protección, Control y Automatización de Sistemas de Energía Eléctrica y Subestaciones

Abstract

Los diversos sistemas digitales y de procesamiento precisan cada vez más de integración y sincronización entre los dispositivos componentes. La integración es realizada a través de redes de comunicación, la sincronización hace que todos los equipos trabajen sobre la misma base de tiempo, permitiendo el análisis preciso y temporal de los registros y eventos. Diversos son los medios y protocolos utilizados para la sincronización de tiempo en subestaciones, empero predominan los basados en aplicaciones y tecnologías antiguas. El propósito de este trabajo es presentar las diferentes tecnologías de sincronismo de tiempo basadas en la norma IEC 61850 y su aplicación específica a subestaciones eléctricas. En el área de telecomunicaciones e informática, es fácil percibir el creciente desarrollo tecnológico, esto también se aplica a la provisión de mejores relojes. Con la creación de los relojes, surgió la necesidad de sincronizar los mismos a una referencia, hoy día, es fundamental conocer el tiempo con que las cosas suceden, relacionar los eventos a una misma referencia de tiempo conocida, se ha vuelto fundamental para diversas actividades. Además de saber cuando ocurren, es necesario saber el orden con que suceden. El sincronismo de tiempo deriva de esta necesidad actual. Esto sucede, por ejemplo, en el procesador de las computadoras, en la transmisión de datos por fibra óptica y en las redes de comunicación. Es natural que este avance de conocimientos se vea reflejado en el área de automatización, donde la norma IEC 61850, además de agregar tecnologías de alto desempeño es flexible para absorber avances a futuro. Los requisitos de sincronismo en redes de automatización son crecientes y la convergencia con soluciones basadas en redes de paquetes, como Ethernet, es el camino natural. Entre las opciones disponibles para sistemas de distribución de información de tiempo en redes de datos, se distinguen dos grupos muy importantes: los que utilizan una red separada para sincronismo, como el IRIG-B , y los que utilizan la misma red Ethernet como es el caso de NTP , desarrollado con arquitectura TCP/IP, el cual es ampliamente utilizado en redes de computadoras (WAN, MAN y LAN), además, para redes simples, se utiliza al SNTP , que difiere del NTP en la operación de un solo servidor, y por último, al PTP, diseñado para la asignación de eventos críticos, capaz de sincronizar diferentes dispositivos con mayor precisión que los citados anteriormente. Algunos ejemplos de dichas aplicaciones incluyen: sincronismo de BS para operadoras de telecomunicaciones y líneas de montaje con robots en redes de automatización industrial. El avance de la microelectrónica permitió que las funciones de protección, monitoreo y control fueran ejecutadas por dispositivos inteligentes: los IEDs . Los IEDs son dispositivos que procesan entradas y salidas de datos para un sistema, dichos dispositivos se comunican a través de una red de comunicación. Muchas soluciones propietarias dificultaban la interoperabilidad de equipos de diferentes fabricantes en una misma red, así nace la norma IEC 61850 para permitir la interoperabilidad y la integración de las informaciones en la red. Esta integración es realizada mediante la interconexión de los equipos y para ello es necesario que todos estén sincronizados. La sincronización hace que todos los dispositivos de protección de la subestación operen en la misma base de tiempo, de esta manera es posible mejorar el rastreo de fallas y trips en un sistema eléctrico, lo que permite un análisis preciso de los eventos temporales y sus registros. El valor de la sincronización de tiempo es entendible analizando a la red eléctrica como un sistema único, complejo e interconectado. Estas interacciones requieren un medio para comparar lo que está sucediendo en un lugar y tiempo con que ocurre en otros lugares y épocas. Esto requiere un marco común de referencia. Cuando estas interacciones complejas, generalmente como reacción a los estímulos externos, conducen a grandes eventos como grandes fallas y apagones en cascada, dispositivos de grabación instalados en diversos puntos de la red generarán un gran número de informes y archivos de datos. Dar sentido a estos archivos en una base de todo el sistema requiere el establecimiento de un marco común de referencia. Esto consiste en un marco espacial de referencia, es decir, un marco de referencia temporal y esto implica la sincronización de tiempo dentro de los Sistemas Eléctricos de Potencia y de allí la importancia de mantener a un sistema en sincronismo constante. Inicialmente serán presentadas las características de cada protocolo de sincronismo de tiempo, para luego concluir con la estimación del desempeño de las diferentes tecnologías y su aplicación en cada sector de la subestación.