La Arquitectura de IEDs para IEC 61850
Presentado por ERLPhase Power Technologies.
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IEC61850
Station Bus
IEC61850
Process Bus
Subestación basada en IEC61850
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Station Bus
IEC61850
Subestación basada en IEC61850
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Módulo
LED
Módulo
LED
Modular HMI Panel
Módulo
LED
(Ethernet, HDLC, UART)
Comunicaciones
Analog Transducer I/O
ANALOG I/O
Status Inputs / Control Outputs
DIGITAL I/O
DSP processor + CT/VTs
DSP & Magnetics
Main Processor
CPU
Fuene de Poder
Arquitectura del IED
Bus de Datos – Alta Velocidad
Pantalla
Teclado
4
TP = Transformador de Potencial 52 = Interruptor
TC = Transformador de Corriente 89 = Switch Desconectador
(Ethernet, HDLC, UART)
Comunicaciones
DIGITAL I/O
52
Status Inputs / Control Outputs
Status Inputs / Control Outputs
DIGITAL I/O
Status Inputs / Control Outputs
DIGITAL I/O
Status Inputs / Control Outputs
DIGITAL I/O
DSP processor + CT/VTs
DSP & Magnetics
DSP processor + CT/VTs
DSP & Magnetics
Main Processor
CPU
Fuente de Poder
Conexiones Externas del IED
TC1 TC2 TC3
89
TP1
Bus de Datos de Alta Velocidad
Ethernet LAN – Station Bus
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Diagrama de Bloques del IED
Paquetes Ethernet
Station Bus
Estados, Disparo,
Cierres, GOOSE / GSSE
A, V, Hz, W, Wh,
Var, Varh, SOE
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Señales Analógicas
7
Muestras de las Señales Analógicas
8
Muestreo del IED @ 96 m / ciclo
9
Vectores Calculados
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Aplicación Multi-Cast Asociada a GOOSE
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IEC 61850 GOOSE
• “Peer-to-peer” o comunicación horizontal
• Comunicación rápida entre múltiples dispositivos
• Reducción considerable del cableado convencional de cobre
entre IEDs
• Envío de señales digitales mediante GOOSE es más rápido
comparado con alambres de cobre usando contactos I/O
• Tiempo típico total medido en la transferencia de GOOSE
incluyendo el tiempo de ejecución de la función en el IED es en
el rango de 6-12ms
• Extensa utilización, cientos de subestaciones reales con
GOOSE
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Aplicación de GOOSE
•
Transmisión rápida de eventos en subestaciones, bloqueo, señales
permisoras, etc.
•
Uso típico para la transmisión de señales digitales
•
Con menos frecuencia, transmisión de datos analógicos como ser
voltaje, frecuencia, etc. ej. Enviar cada 250ms
Ejemplo de Aplicaciones:
• Interbloqueos
• Falla de interruptor
• Permisos para disparos de neutro sensitivos
• Disparo pro Bajo voltaje del interruptor del banco de capacitores
• Arranque cruzado para registradores de disturbios
• Deslastre de carga por caída de frecuencia
• Special Protection Shemes (SIPS) o Remedial Action Schemes (RAS) –
Sistemas especiales de protección sobre red de área amplia
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• Automatización de alimentadores de distribución
Uso de GOOSE para Interbloqueo y Disparo
Mensajes GOOSE con
IEDs interconectados vía red
Ethernet
Interconexiones
convencionales mediante
conductores de cobre
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IEC 61850 GOOSE
• Especificado en el documento IEC 61850-8-1
• Encapsulado directamente en la capa Ethernet (codificación /
decodificación rápida)
• Transmisión motivada por un evento enviado en cambio de estado
• Alta prioridad, crítica, asincrónica y no solicitada
• Sincrónica menos frecuente (para marca pasos para valores
analógicos)
• MAC Multicast, usa VLAN para prioridad y segregación de trafico
• Limitado al segmento LAN
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IEC 61850 GOOSE
• 99% del tiempo solamente mensajes de marca pasos
• Mensajes periódicos de marca pasos que permite la
detección de falla de dispositivos o enlaces
• Mensajes periódicos de marca pasos en intervalos de
1-60 segundos si no sucede ningún evento
• Confiabilidad realizada mediante un esquema de
retransmisión de mensajes
• El tamaño de la trama es usualmente 150 – 300 bytes;
con menos frecuencia hasta 800 bytes
• En caso de evento, una avalancha puede ocurrir tanto
como el número de IEDs que detectan el cambio
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Esquema de Re-transmisión de GOOSE
•
•
•
•
•
GOOSE es sin conexiones
Confirmación no es producida por los receptores
Retransmisión para aumentar la probabilidad de recepción exitosa
Un grupo de 5-6 mensajes es enviado en caso de un evento (información crítica)
Ejemplo de implementación:
– 1er mensaje: cuando sucede el evento
– 2do mensaje: 4ms después del evento
– 3er mensaje: 16ms después del evento
– 4to mensaje: 80ms después del evento
– 5to mensaje: 500ms después del evento
GOOSEs Marca Pasos
Ocurrencia del Evento, GOOSE con stNum
incrementado es enviado inmediatamente
Time
Grupo de GOOSEs enviados en la ocurrencia de un evento
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Process Bus
IEC61850
Subestación basada en IEC61850
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Arquitectura de un Merging Unit
Valores Analógicos del Sistema de Potencia
Aplicación para CTs & PTs
(Ethernet, HDLC, UART)
Comunicaciones
DSP & Magnetics
DSP processor + CT/VTs
CPU
Main Processor
Fuente de Poder
Bus de Datos de Alta Velocidad
Ethernet LAN – Process Bus
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Merging Unit – Aplicación para CTs & VTs
TC1 TC2 TC3
52
TP1
Comunicaciones
Ethernet, HDLC, UART)
DSP & Magnetics
DSP processor + CT/VTs
DSP & Magnetics
DSP processor + CT/VTs
CPU
Main Processor
Fuente de Poder
Bus de Datos de Alta Velocidad
TP = Transformador de Potencial
52 = Interruptor
Ethernet LAN – Station Bus
TC = Transformador de Corriente
89 = Switch Desconectador
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(Ethernet, HDLC, UART)
Comunicaciones
Status Inputs / Control Outputs
DIGITAL I/O
Status Inputs / Control Outputs
DIGITAL I/O
Main Processor
CPU
Fuente de Poder
Arquitectura de un Merging Unit
Entradas / Salidas
Aplicación de I/O
Bus de Datos de Alta Velocidad
Ethernet LAN – Process Bus
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52 = Interruptor
89 = Switch Desconectador
(Ethernet, HDLC, UART)
Comunicaciones
Status Inputs / Control Outputs
52
DIGITAL I/O
Status Inputs / Control Outputs
DIGITAL I/O
Status Inputs / Control Outputs
DIGITAL I/O
Status Inputs / Control Outputs
DIGITAL I/O
Main Processor
CPU
Fuente de Poder
Merging Unit – Aplicación de I/O Digitales
TC1 TC2 TC3
89
Bus de Datos de Alta Velocidad
TP = Transformador de Potencial
Ethernet LAN – Station Bus
TC = Transformador de Corriente
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(Ethernet, HDLC, UART)
Comunicaciones
Status Inputs / Control Outputs
DIGITAL I/O
Status Inputs / Control Outputs
DIGITAL I/O
DSP processor + CT/VTs
DSP & Magnetics
Main Processor
CPU
Fuente de Poder
Arquitectura del Merging Unit –
Entradas Analógicas & Entradas/Salidas Digitales
Aplicación AI & I/O
Bus de Datos de Alta Velocidad
Ethernet LAN – Process Bus
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89 = Switch Desconectador
52 = Interruptor
(Ethernet, HDLC, UART)
COMMUNICATIONS
Status Inputs / Control Outputs
52
DIGITAL I/O
Status Inputs / Control Outputs
DIGITAL I/O
Status Inputs / Control Outputs
DIGITAL I/O
Status Inputs / Control Outputs
DIGITAL I/O
DSP processor + CT/VTs
DSP & Magnetics
DSP processor + CT/VTs
DSP & Magnetics
Main Processor
CPU
Power Supply
Merging Unit – Analog & Digital I/O Application
TC1 TC2 TC3
89
TP1
Bus de Datos de Alta Velocidad
TP = Transformador de Potencial
Ethernet LAN – Station Bus
TC = Transformador de Corriente
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Diagrama de Bloques – Merging Unit
Datos de Process Bus data son
usados por otros IEDs en la red
Paquete Ethernet
Process Bus
I/Os
para ejecutar en tiempo real
acciones críticas de protección
& control
I/Os
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Señales Analógicas
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Muestras de las Señales Analógica
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Muestreo del IED @ 96 m / ciclo
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Vectores Calculados
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