curso sistemas control comunicaciones 2011 parte11

________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 486

E.T. LAS TONINAS – Arquitectura Automatización

RS 485RS 232

RS485

REL 511v 2.5

RS 485RS 232

D 25D 25 D 25D 25D 25D 25

RS 485RS-232

D20 MED20 ME

…RS 232 RS 232RS 2321 … 6 7

RS-232

RS-485

2 3

3 2

23

78

5

DATA +

DATA –

GROUND

RS485RS485RS485


E.T. LAS TONINAS - Arquitectura Distribuida – Tablero de Protecciones

IEDGE D25

IEDProtección de Impedancia

IEDProtección de Sobrecorriente

Llave T/S


E.T. LAS TONINAS - Tableros de Protecciones

IED (Unidad de Bahía)D25 GE


Inversor

CCU – D20ME - GE

Consola Local - SCADA

E.T. LAS TONINAS


Equipo Radio

Rectificador – Cargador Batería

Modem Supravocal


E.T. COLON – Arquitectura Automatización

F.O

.

F.O.

REL 511

X X XRER 125

RS-232RS-485

F.O.

SPA ZC 22

2 m.

RS-232RS-485

F.O.

SPA ZC 22

Modem

2 m.

25 m.IEC 60870IEC 60870--55--103103

IEC 60870IEC 60870--55--103103

RS-485

TPU 2000R

F.O.

RS-485

REX 521

DNP 3.0DNP 3.0 DNP 3.0DNP 3.0

x 9

RS-232

RS-232

RS-232

...

RS-232

RTUD20 ME

GE

(ADAM)

RE-232RS-485

RE-232RS-485

RE-232RS-485

Medidor

Medidor

x 6

x 5

ModbusModbus

x 5

REJ 525

RER 103

RS-485

F.O.


F.O

.

F.O.

REL 511

RER 103

REJ 525

X X XRER 125

RS-232RS-485

F.O.

SPA ZC 22

2 m.

RS-232RS-485

F.O.

SPA ZC 22

Modem

2 m.

25 m.IEC 60870IEC 60870--55--103103

IEC 60870IEC 60870--55--103103

RS-485

TPU 2000R

F.O.

RS-485

REX 521

DNP 3.0DNP 3.0 DNP 3.0DNP 3.0

x 9x 5

RS-232

RS-232

RS-232

...

RS-232

RTUD20 ME

GE

(ADAM)

RE-232RS-485

RE-232RS-485

RE-232RS-485

Medidor

Medidor

E.T. COLON – Arquitectura Automatización

x 6

x 5

ModbusModbus

F.O.


Conversor RS 232/RS485

ConcentradoresConversores Eléctrico/F.O.

RS232/RS485 – F.O.ABB SPA-ZC 22


RS-232

RS-485

F.O.


Canal de cables de la E.T. COLON


Laboratorio MERCEDES – Relés Protección en Conexión Serie

RS-232

RS-232

RS-232

...

RTUD20 ME

GE(CCU)

RE-232RS-485

DNP 3.0DNP 3.0

x 8

RS-485 RS-485 RS-485 RS-485

Relé Protección Relé Protección Relé Protección Relé Protección


Alimentación 110 VCC

Puerto RS-485


Puerto RS-485


RTU (CCU) D20ME - GE

Puerto Wesmait - Mantenimiento


E.T. TANDIL

Ensayo Relés Protección en Conexión Red (LAN)

RS-485 RS-485 RS-485Ethernet

RS-232

Switch Sistemas

ConversorExemys

Intranet

E.T. OLAVARRIA 132 kV

Areva Areva –– KITZ 101KITZ 101

RS-232

Siemens7SJ602

Areva Areva Areva

RE-232RS-485

RS-485

Areva

x 30

(Boca Red)

Switch Sistemas

Intranet(Boca Red)


Subsistema de adquisición de datos y comunicaciones – Nueva estructura

Nueva arquitectura de EE.TT.Nueva arquitectura de EE.TT.

� Unidad de estación - Station Unit (concentrador – comunicaciones CC)

� Unidades de campo o bahía - Bay Unit

� IEDs (Intelligent Electronic Devices)

� LAN (Local Area Network) Ethernet

� WAN (Wide Area Network)

� Router, switches

� Cableado: LAN (Local Area Network) Ethernet UTP Cableado: LAN (Local Area Network) Ethernet UTP –– F.O.F.O.


Sistema de Automatización de Subestaciones

Substation Automation System (SAS)

• IEC 61850 - Communication networks and systems in substationsCommunication networks and systems in substations

• IEDs (Intelligent Electronic Devices)

• Interoperabilidad IEDs

• LAN (Local Area Network) Ethernet

• VLAN


Automatización de EE.TT. IEC 61850

Nivel Estación

Nivel Campo(Bay)

Nivel Proceso

a Centro de Control

IEDIED

Bus de ProcesoBus de ProcesoEquipamiento y cableado Equipamiento y cableado

convencionalconvencional

Bus de EstaciBus de Estacióónn

Nivel Campo Nivel Campo (Bay)(Bay)

Nivel EstaciNivel EstacióónnHMIControlador de Estación

HMI

IEDIED IEDIED IEDIED

Actuadores Actuadores

Nivel ProcesoNivel Proceso

________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 506Automatización de EE.TT. – IEC 61850 – Octubre 2006 R. Pellizzoni – R. Vignoni

IEC 61850IEC 61850(Communication networks and systems in substations)(Communication networks and systems in substations)

EstructuraEstructura

Introduction and overview

Glossary

General requirements

System and project management

Communication requirements for functions and device models

Configuration description language for communication in electrical substations related IEDs

Basic communication structure for substation and feeder equipment – Principles and models

Conformance testing

Basic communication structure for substation and feeder equipment – Abstract communication service interface (ACSI)

Basic communication structure for substation and feeder equipment – Common data classes

Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Mapping to MMS (ISO 9506-1 and ISO 9506-2) and to ISO/IEC 8802-3

Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Sampled values over serial unidirectional multidrop point to point link

Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Sampled values over ISO/IEC 8802-3

Basic communication structure for substation and feeder equipment – Compatible logical node classes and data classes

Part 1

Part 2

Part 3

Part 4

Part 5

Part 6

Part 7-1

Part 7-2

Part 7-3

Part 7-4

Part 8-1

Part 9-1

Part 9-2

Part 10

________________________________________________________________________________________________________________________Sistemas de Control y Comunicaciones en Sistemas Eléctricos de Potencia Rodolfo Pellizzoni 2011 507Automatización de EE.TT. – IEC 61850 – Octubre 2006 R. Pellizzoni – R. Vignoni

IEC 61850IEC 61850(Communication networks and systems in substations)(Communication networks and systems in substations)

EstructuraEstructura

Part 1

Part 2

Part 3

Part 4

Part 5

Part 6

Part 7-1

Part 7-2

Part 7-3

Part 7-4

Part 8-1

Part 9-1

Part 9-2

Part 10

Introduction and overview

Glossary

General requirements

System and project management

Communication requirements for functions and device models

Configuration description language for communication in electrical substations related IEDs

Basic communication structure for substation and feeder equipment – Principles and models

Basic communication structure for substation and feeder equipment – Abstract communication service interface (ACSI)

Basic communication structure for substation and feeder equipment – Common data classes

Basic communication structure for substation and feeder equipment – Compatible logical node classes and data classes

Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Mapping to MMS (ISO 9506-1 and ISO 9506-2) and to ISO/IEC 8802-3

Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Sampled values over ISO/IEC 8802-3

Specific Communication Service Mapping (SCSM) – Sampled values over serial unidirectional multidrop point to point link

Conformance testing

InformaciInformacióón n generalgeneral

Proveedores y Proveedores y LiderLider ProyectoProyecto

ModeladoModelado

IngenierIngenierííaa

Modelo de datosModelo de datosYY

ServiciosServicios

Bus de EstaciBus de Estacióónn

Bus de Bus de ProcesoProceso

EnsayosEnsayos


Subestaciones IP compatibles - Características - Objetivos

� CaracterCaracteríísticassticas

� Protocolos de comunicación normalizados

� IEDs integrados en una LAN de estación

� Compatibilidad

� ObjetivosObjetivos

� Integración de las comunicaciones, modelos de datos y aplicaciones

� Interoperabilidad plena e integración de los diferentes sistemas

� Conexión de la LAN de la estación con la WAN del sistema de telecontrol

� Nueva normativa IEC 61850


IEC 61850IEC 61850

Tipos de mensajesTipos de mensajes

GSE: Generic Substation EventsGOOSE: Generic Object Oriented Substation Event (la información es configurable aplicando “data set” referenciando cualquier información)GSSE:Generic Susbtation Status Even (solamente soporta una estructura fija de información de estado a ser publicada)SV: Sample Values

GSEGSE SVSV

GOOSEGOOSE GSSEGSSE

MulticastMulticast MulticastMulticastUnicastUnicast


Sistemas de Telecontrol – IEC 61850

Valores Muestreados de los Transformadores de Medición


AutomatizaciAutomatizacióón de EE.TT. n de EE.TT. –– IEC 61850 IEC 61850 -- Ejemplo de TopologEjemplo de Topologííaa

BayController

RelayA

RelayB

ModernCT / VT

ModernSwitchgear

otherdevicesother

devicesotherdevices

BayController

RelayA

RelayB

ModernSwitchgear

ModernCT / VT

Process BusProcess Bus

Station BusStation Bus

Router

EthernetSwitch

ControlCenter HMI Engineering

1

2

3

45

6

35

3

(1) Intercambio de valores muestreados de TI y TV(2) Intercambio rápido de información I/O de protección y control(3) Señales de control y disparo (“trip”)(4) Ingeniería y configuración(5) Monitoreo y supervisión(6) Comunicación con Centro de Control

Sincronización de tiempo


AutomatizaciAutomatizacióón de EE.TT. n de EE.TT.

IEC 61850IEC 61850

•• MMS (Manufacturing Message Specification)MMS (Manufacturing Message Specification)

•• ASN.1 (ASN.1 (AbstractAbstract SyntaxSyntax NotationNotation OneOne))

•• TCP (TCP (TransmissionTransmission Control Protocol)Control Protocol)

•• IP (Internet Protocol)IP (Internet Protocol)

Enlace

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

Red

Física

ACSI (ACSI (AbstractAbstract Communication Service Interface)Communication Service Interface)


ISO/IEC 8802-3

ISO/IEC 8802-3 Ethertype

SV(Tipo 4)

Multicast

GOOSE(Tipo 1,

1A)

TimeSync

(Tipo 6)SNTP

MMS Protocol Suite

(Tipo 2, 3 y 5)

GSSE

(Tipo 1, 1A)

UDP/IP TCP/IP

Perfil T

ISO CO

Perfil T

GSSE

Perfil T

ISO/IEC 8802-2 LLC

IEC 61850 IEC 61850 -- Mapeo de los diferentes tipos de mensajesMapeo de los diferentes tipos de mensajes


IEC 61850IEC 61850


VLANVLAN(Virtual LAN)

Agrupamiento lógico de dispositivos, independiente de su ubicación física en un segmento

Posee los mismos atributos que una LAN

Puede ser vista como un dominio broadcast que existe dentro de un conjunto definido de switchs

Los puertos de un switch pueden ser agrupados en VLANs

Cada VLAN es una red lógica, y los paquetes destinados a estaciones que no pertenecen a la misma VLAN deben ser retransmitidos a través de un dispositivo de ruteo

Las VLANs proveen servicios de segmentación que tradicionalmente provistos por routers en configuraciones LANs


Virtual LAN


VLANVLAN

Proveen incremento de seguridad y la habilidad de limitar broadcast

Protocolo utilizado: IEEE 802.1Q

IEEE 802.1Q utiliza un proceso de etiquetado (tagging) interno que no modifica la trama Ethernet

El encabezado IEEE 802.1Q, contiene un encabezado de 4 byte (tagheader), que contiene:2 byte tag protocol identifier (TPID)2 byte tag control information (TCI)

TPID posee un valor fijo de 0x8100 que indica que la trama transporta la etiqueta de información (tag information) de 802.1Q/802.1p

TCI contiene los siguientes elementos:Tres bit de prioridad usuarioUn bit canonical format indicator (CFI)12 bit VLAN identifier (VID) – Identifican unívocamente la VLAN a la cual la trama pertenece


VLAN Tagging


NormalizaciNormalizacióónn

Organismos Internacionales de NormalizaciOrganismos Internacionales de Normalizacióónn

•• International Electrotechnical Commission (IEC)International Electrotechnical Commission (IEC)

•• Technical Council (TC) 57-Power Systems Mangement and Associated Information Exchange

• Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE)Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE)

• Internacional Standards Organization (ISO)Internacional Standards Organization (ISO)

•• Internacional Telecommunication Union Internacional Telecommunication Union ––Telecommunication Standardization Sector (ITUTelecommunication Standardization Sector (ITU--T) T)


Protocolos de TransmisiProtocolos de Transmisióón de Datosn de Datos

•• Inter Centros de ControlInter Centros de ControlIEC 60870IEC 60870--6 6 (Modelo de Referencia OSI)

•• ELCOMELCOM--9090• ICCPICCP

•• EE.TT. EE.TT. –– Centro de Control (RTU Centro de Control (RTU –– Maestra)Maestra)IEC 60870IEC 60870--5 5 (Modelo EPA, Enhanced Performance Architecture)

•• DNP 3.0DNP 3.0 (RTU (RTU -- Protecciones)Protecciones)•• IEC 60870IEC 60870--55--101 (RTU)101 (RTU)

•• IEC 60870IEC 60870--55--103 (Protecciones)103 (Protecciones)


Serie IEC 60870 Serie IEC 60870 –– Telecontrol equipment and systemsTelecontrol equipment and systems

Part 6: Telecontrol compatible with ISO standards and ITUPart 6: Telecontrol compatible with ISO standards and ITU--T T recommendations recommendations

• TASE 1 (Telecontrola Application Service Element N°1)ELCOM 90ELCOM 90

• TASE 2 (Telecontrola Application Service Element N°2)ICCPICCP (Inter-Control Centre Communication Protocol)


Serie IEC 60870 Serie IEC 60870 -- Telecontrol equipment and systemsTelecontrol equipment and systems

Part 5: Transmission protocolsPart 5: Transmission protocols – Section One: Transmission frame formats

•• Part 5Part 5--101101: Transmission protocols – Companion standard for basic telecontrol tasks(IEC 60870IEC 60870--55--101101)

• Part 5: transmission protocols – Section 102: Companion standard for the transmission of integrated totals in electric power systems

•• Part 5Part 5--103103: Transmission protocols - Companion Standard for the Informative Interface of protection Equipment (IEC 60870IEC 60870--55--103103)

• Part 5-104: Transmission protocols - Network Access for IEC 60870-5-101 using standard transport profiles (TCP/IP) (IEC 60870(IEC 60870--55--104)104)


IEC 61850 IEC 61850 –– Ed. 2Ed. 2Communication networks and systems for power utility automationCommunication networks and systems for power utility automation

Part 1: Introduction and overview

Part 2: Glossary

Part 3: General requirements

Part 4: System and project management

Part 5: Communication requirements for functions and device models

Part 6: Configuration description language for communication in electrical substations related to IEDs


Sistemas SCADASistemas SCADA--EMSEMS(Sistemas de Telecontrol)(Sistemas de Telecontrol)

TendenciasTendencias

Arquitectura de ReferenciaArquitectura de Referencia

• Modelos de Objetos abstracto

• Servicios

• Protocolos


IEC TC 57 Reference ArchitectureIEC TC 57 Reference Architecture

(International Electrotechnical Commission Technical Committe 57)

Arquitectura de Referencia

La Arquitectura de Referencia describe modelos de objetos, servicios, y protocolos en el marco del TC 57, y como se relacionan entre sí.


Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE)Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE)

• IEEE 802.3 – Ethernet (10 Mbps) – CSMA/CD

• IEEE 802.3u – Fast Ethernet (100 Mbps)

• IEEE 802.3z – Gigabit Ethernet (1 Gbps)

• IEEE 802.3ae – Gigabit Ethernet (10 Gbps)

• IEEE 802.11 – Wireless LAN


Muchas Gracias Muchas Gracias

[email protected]

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