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MÉXICO

ESQUEMAS DE SINCROFASORES PARA MEDICIÓN DE AREA AMPLIA Y ACCIONES REMEDIALES (ESMAR)

ESPECIFICACIÓN CFE G0100-16

JUNIO 2013

ESQUEMAS DE SINCROFASORES PARA MEDICIÓN DE ÁREA AMPLIA Y ACCIONES REMEDIALES (ESMAR)

ESPECIFICACIÓN

CFE G0100-16

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C O N T E N I D O

1 OBJETIVO _________________________________________________________________________ 1

2 CAMPO DE APLICACIÓN _____________________________________________________________ 1

3 NORMAS QUE APLICAN ______________________________________________________________ 1

4 DEFINICIONES ______________________________________________________________________ 2

4.1 “Burden” ___________________________________________________________________________ 2

4.2 Detector de Corriente ________________________________________________________________ 2

4.3 Disparo ____________________________________________________________________________ 2

4.4 Elemento de Corriente de Fase ________________________________________________________ 2

4.5 Elemento de Corriente de Neutro ______________________________________________________ 2

4.6 Embutido __________________________________________________________________________ 2

4.7 Entrada Analógica ___________________________________________________________________ 3

4.8 Entrada Digital ______________________________________________________________________ 3

4.9 Fasor ______________________________________________________________________________ 3

4.10 Fasor Sincronizado __________________________________________________________________ 3

4.11 Filtro “Antialiasing” __________________________________________________________________ 3

4.12 Frecuencia de Muestreo ______________________________________________________________ 3

4.13 Fuente de Alimentación Universal ______________________________________________________ 3

4.14 GPS _______________________________________________________________________________ 3

4.15 “IEEE C37.118.1-2011 Standard” e “IEEE C37.118.2-2011 Standard” _________________________ 3

4.16 IHM _______________________________________________________________________________ 3

4.17 IRIG-B _____________________________________________________________________________ 3

4.18 “LED” _____________________________________________________________________________ 4

4.19 Materiales no Higroscópicos __________________________________________________________ 4

4.20 “Multicast” _________________________________________________________________________ 4

4.21 “Offset” de la Componente de Corriente Alterna _________________________________________ 4

4.22 ESMAR ____________________________________________________________________________ 4

4.23 PPS _______________________________________________________________________________ 4

4.24 Protocolo de Comunicación ___________________________________________________________ 4

4.25 Salida Digital _______________________________________________________________________ 4


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4.26 Salida de Disparo ___________________________________________________________________ 4

4.27 Segundo de la Centuria ______________________________________________________________ 4

4.28 Semiembutido ______________________________________________________________________ 5

4.29 Sensibilidad ________________________________________________________________________ 5

4.30 TCP/IP _____________________________________________________________________________ 5

4.31 Tiempo de Operación del ESMAR ______________________________________________________ 5

4.32 Tiempo Universal Coordinado (UTC) ___________________________________________________ 5

4.33 Transformador de Corriente (TC) ______________________________________________________ 5

4.34 Transformador de Potencial (TP) _______________________________________________________ 5

5 SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS ________________________________________________________ 5

6 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES _______________________________________ 6

6.1 Funciones Requeridas _______________________________________________________________ 6

6.2 Conexiones Eléctricas _______________________________________________________________ 7

6.3 Características de las Entradas Analógicas de Corriente __________________________________ 7

6.4 Características de las Entradas Analógicas de Tensión ____________________________________ 8

6.5 Número de Entradas Analógicas _______________________________________________________ 8

6.6 Protección de la Fuente de Alimentación ________________________________________________ 8

6.7 Salidas de Disparo __________________________________________________________________ 8

6.8 Entradas Digitales ___________________________________________________________________ 8

6.9 Número de Contactos para Salida de Disparo ____________________________________________ 9

6.10 Número de Entradas Digitales _________________________________________________________ 9

6.11 Montaje ____________________________________________________________________________ 9

6.12 Características de la Caja _____________________________________________________________ 9

6.13 Interfaz Humano-Máquina (IHM) ______________________________________________________ 10

6.14 Programa (Sofware) de Aplicación ____________________________________________________ 10

6.15 Niveles de Acceso __________________________________________________________________ 10

6.16 Requerimientos Funcionales _________________________________________________________ 11

6.17 Puertos de Comunicación ___________________________________________________________ 19

6.18 Características Específicas de los ESMAR para la Medición de Área Amplia _________________ 20

7 CONDICIONES DE OPERACIÓN ______________________________________________________ 23

7.1 Tensión de Alimentación ____________________________________________________________ 23


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7.2 Condiciones Ambientales de Servicio _________________________________________________ 24

8 CONDICIONES DE DESARROLLO SUSTENTABLE _______________________________________ 24

9 CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL ___________________________________________ 24

10 CONTROL DE CALIDAD _____________________________________________________________ 24

10.1 Circuitos Impresos, Integrados y Elementos Discretos ___________________________________ 24

10.2 Pruebas de Prototipo _______________________________________________________________ 24

10.3 Proceso de Aprobación _____________________________________________________________ 25

11 MARCADO ________________________________________________________________________ 26

11.1 Placa de Datos _____________________________________________________________________ 26

12 EMPAQUE, EBALAJE, EMBARQUE, TRANSPORTACIÓN DESCARGA, RECEPCIÓN,

ALMACENAJE Y MANEJO ___________________________________________________________ 26

13 BIBLIOGRAFÍA _____________________________________________________________________ 27

14 CARACTERÍSTICAS PARTICULARES _________________________________________________ 27

APÉNDICE A (Normativo) INFORMACIÓN TÉCNICA REQUERIDA ____________________________________ 28

TABLA 1 Variables de influencia y límites de error permisible para cumplimiento del nivel 1 de la

referencia [7] de esta especificación. _______________________________________________ 11

TABLA 2 Tabla de cálculo para reporte de sincrofasores _______________________________________ 12

TABLA 3 Organización del mensaje de datos en tiempo real ____________________________________ 13

TABLA 4 Descripción de palabras del mensaje de datos en tiempo real __________________________ 14

TABLA 5 Organización de la trama de configuración __________________________________________ 15

TABLA 6 Descripción de los campos para la trama de configuración _____________________________ 16

TABLA 7 Organización de la trama de encabezado ____________________________________________ 17

TABLA 8 Organización de la trama de comando ______________________________________________ 17

TABLA 9 Comandos enviados al ESMAR ____________________________________________________ 18

TABLA 10 Tolerancias permitidas de la fuente de alimentación __________________________________ 21

TABLA 11 Pruebas de prototipo mínimas _____________________________________________________ 23

FIGURA 1 Representación para un sincrofasor ________________________________________________ 11

FIGURA 2 Orden de transmisión de una trama ________________________________________________ 13


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1 OBJETIVO Definir las características técnicas de los esquemas de sincrofasores para medición de área amplia y acciones remediales, basadas en la confiabilidad de los relevadores de protección, así como en la funcionalidad y precisión de las unidades de medición fasorial (PMU) y unidades de medición y control fasorial (PMCU) del tipo microprocesado, que utiliza la Comisión Federal de Electricidad (CFE).

2 CAMPO DE APLICACIÓN En proyectos de subestaciones de potencia: nuevas y ampliaciones o modernizaciones de instalaciones en operación, en lo referente a la implementación de sistemas de medición de área amplia, utilizados para monitorear y operar la red eléctrica en los procesos de generación, transmisión, distribución y suministro del servicio de energía eléctrica, así como proteger y aplicar acciones de alivio ante disturbios en la red eléctrica de la CFE. 3 NORMAS QUE APLICAN

NOM-008-SCFI-2002 Sistema General de Unidades de Medida. NMX-J-438-ANCE-2003 Conductores – Cables con Aislamiento de Policroruro de Vinilo, 75 °C y

90 °C para Alambrado de Tableros - Especificaciones. IEC 60068-2-1-2007 Environmental Testing Part 2: Tests ; Tests A: Cold. IEC 60068-2-2-2007 Environmental Testing - Part 2: Tests Tests B: Dry Heat. IEC 60068-2-30-2005 Environmental testing - Part 2-30: Tests Db Tests: Damp Heat, Cyclic (12

h + 12 h - Cycle). IEC 60255-3-1992 Corrigendum 1 – Electrical Relays – Part 3: Single Input Energizing

Quantity Measuring Relays with Dependent or Independent Time. IEC 60255-5-2000 Electrical Relays - Part 5: Insulation Coordination for Measuring Relays

and Protection Equipment – Requirements and Tests. IEC 60255-21-1-1988 Electrical Relays- Part 21: Vibration, Shock, Bump and Seismic Tests on

Measuring Relays and Protection Equipment - Section One: Vibration Tests (Sinusoidal).

IEC 60255-24-2001 Electrical Relays – Part 24: Common Format for Transient Data Exchange

(COMTRADE) for Power Systems. IEC 61000-4-2-2000 Amendmen 2 - Electromagnetic Compatibility (EMC) – Part 4: Testing and

Measurement Techniques – Section 2: Electrostatic Discharge Immunity Test. Basic EMC Publication.

IEC 61000-4-3-2006 Electromagnetic Compatibility (EMC) - Part 4-3: Testing and

Measurement Techniques - Radiated, Radio Frequency, Electromagnetic Field Immunity Test.

IEC 61850-8-1 2011 Communication Networks and Systems Power Utility Automation. IEC 61000-4-4-2007 Corrigendum 2 - Electromagnetic Compatibility (EMC) – Part 4-4: Testing

and Measurement Techniques – Electrical Fast Transients/ Burst Immunity Test.


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IEC 61000-4-11-2004 Electromagnetic Compatibility (EMC) – Part 4-11: Testing and

Measurement Techniques – Voltage Dips, Short Interruptions and Voltage Variations Immunity Tests.

IEC 61000-4-12-2006 Electromagnetic Compatibility (EMC) - Part 4-12: Testing and

Measurement Techniques – Ring Wave Inmunity Test. NRF-001-CFE-2000 Empaque, Embalaje, Embarque, Transporte, Descarga, Recepción, y

Almacenamiento de Bienes Muebles Adquiridos por CFE. NRF-002-CFE-2000 Manuales Técnicos. CFE V6700-62-2006 Tableros de Protección, Control y Medición para Subestaciones

Eléctricas. NOTA: En caso de que los documentos anteriores sean revisados o modificados debe utilizarse la edición vigente en la fecha de

publicación de la convocatoria de la licitación, salvo que la CFE indique otra cosa. 4 DEFINICIONES Aplican para la presente las definiciones y abreviaturas de las normas y especificaciones referidas en el capítulo 3 de esta especificación. 4.1 “Burden” Impedancia de los circuitos de corriente y tensión de los ESMAR, referida en VA. 4.2 Detector de Corriente Circuito de medición de corrientes de los ESMAR (bobinas y circuitos electrónicos), los cuales disponen de ajustes para que al rebasarse por la corriente de entrada, se genera una señal de control interno en el ESMAR. 4.3 Disparo Señal de control eléctrica para la operación de apertura de uno o más interruptores de potencia. La señal es generada por un ESMAR mediante el cierre de sus contactos de salida. 4.4 Elemento de Corriente de Fase Unidad de corriente de los ESMAR destinada para que circule la corriente secundaria de alguna fase (A, B o C) de TC’s con el objeto de medir estas corrientes en el ESMAR. 4.5 Elemento de Corriente de Neutro Unidad de corriente de los ESMAR destinada para que circule la corriente secundaria residual de TC’s o la corriente secundaria de un TC independiente de neutro con el objeto de medir esta corriente en el ESMAR. 4.6 Embutido Forma de instalación de un dispositivo en un gabinete o tablero en la que el dispositivo queda completamente dentro del gabinete.


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4.7 Entrada Analógica Es una unidad de medición en los ESMAR donde se conectan los devanados secundarios de los transformadores de instrumento de corriente o tensión. 4.8 Entrada Digital Es una unidad de detección de un nivel de tensión de corriente directa fija o programable, que se aplica al ESMAR para identificar un estado. 4.9 Fasor Es el equivalente complejo de una señal cosenoidal, tal que el módulo complejo es la amplitud de la señal y el ángulo complejo (en forma polar) es el ángulo de fase de la señal cosenoidal 4.10 Fasor Sincronizado Fasor calculado a partir de datos muestreados de una señal de tiempo sincronizados con un estándar de tiempo (UTC) como referencia para la medición. Los fasores sincronizados tienen una referencia de fase común (absoluta). Al fasor sincronizado también se le conoce como sincrofasor. 4.11 Filtro “Antialiasing” Es el proceso de filtrar una señal antes de convertirla a la forma digital, para remover aquellas componentes de frecuencia superiores a la mitad de la frecuencia de muestreo. De no ser removidas, entonces estas componentes aparecerán como componentes de baja frecuencia (aliasing). 4.12 Frecuencia de Muestreo El número de muestras (mediciones) por segundo tomadas por un convertidor análogo/digital. 4.13 Fuente de Alimentación Universal Es una fuente capaz de operar indistintamente con tensión de corriente directa o alterna. 4.14 GPS Sistema de posicionamiento global. Un sistema basado en satélites para proveer posición y tiempo. La exactitud del reloj basado en GPS será menor o igual a 1 µs. 4.15 “IEEE C37.118.1-2011 Standard” e “IEEE C37.118.2-2011 Standard” Estándares de la IEEE para sincrofasores en sistemas de potencia, definen al sincrofasor, tiempo de sincronización, estampado de tiempo, métodos para verificar las mediciones y formato para la transmisión de datos, respectivamente. 4.16 IHM Interfaz humano-máquina, consiste en una pantalla y teclado integrado en el ESMAR para acceso del usuario a los datos de medición, configuración y ajuste. 4.17 IRIG-B Formato de transmisión de tiempo. La versión mayormente utilizada es la IRIG-B, la cual transmite días del año, hora, minutos, y segundos una vez por segundo montado sobre una señal portadora de 1 kHz.


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4.18 “LED” Diodo emisor de luz, que sirve para señalizar que operó alguna función del ESMAR. 4.19 Materiales no Higroscópicos Son aquellos materiales que por sus características físicas no permiten la absorción de humedad del ambiente. 4.20 “Multicast” Transmisión de datos desde un “host” a varios. El dato es transmitido a un grupo de direcciones IP. Cualquier miembro del grupo puede accesar a las direcciones para recibir datos. Cualquiera se puede unir en este grupo “multicast”, y cuando un servidor envía información al grupo, cualquiera en el recibirá los datos. 4.21 “Offset” de la Componente de Corriente Alterna Desplazamiento de la señal senoidal de corriente alterna con respecto al eje del tiempo, causada por la componente de corriente directa. 4.22 ESMAR Esquema de sincrofasores para medición de área amplia y acciones remediales basados en la tecnología de las unidades de medición fasorial o PMU (Phasor Measurement Unit). Un dispositivo que obtiene muestras de las señales análogas de tensión y corriente en sincronía con el reloj GPS. Las muestras son utilizadas para calcular los sincrofasores correspondientes. Los sincrofasores son calculados basados en una referencia de tiempo absoluta (UTC), típicamente obtenida de un receptor GPS. 4.23 PPS Pulso por segundo. Una señal consistente de un tren de pulsos de señal cuadrada ocurriendo a una frecuencia de 1 Hz, con el impulso sincronizado con la señal UTC. Esta señal es típicamente generada por los receptores de GPS. 4.24 Protocolo de Comunicación Conjunto de reglas para establecer la comunicación confiable entre dos o más dispositivos electrónicos inteligentes (DEI). 4.25 Salida Digital Señal que se efectúa a través de contactos secos normalmente abiertos (NA) o normalmente cerrados (NC), de baja capacidad de corriente. 4.26 Salida de Disparo Orden que se efectúa a través de contactos secos normalmente abiertos (NA) o dispositivos de estado sólido de alta capacidad de corriente y alta velocidad, que se aplica a los interruptores, para causar su apertura desenergizando el elemento. 4.27 Segundo de la Centuria Número derivado de acuerdo con el “Network” “Time” “Protocol” (NTP). El número SOC es el tiempo en segundos del UTC calculados desde la medianoche 1 de enero de 1970.


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4.28 Semiembutido Forma de instalación de un dispositivo en un gabinete o tablero en la que el dispositivo queda parcialmente dentro del gabinete, sobresaliendo solamente la parte frontal para soporte o el panel. 4.29 Sensibilidad Valor mínimo de un parámetro eléctrico que es capaz de detectar un ESMAR para su operación. 4.30 TCP/IP TCP se refiere a un protocolo de comunicación muy utilizado en internet, que define el flujo de información en un enlace de computadoras, garantiza el envío y recepción de los datos en orden. El IP protocolo de internet que está basado en el envío de paquetes de información para intercambio de datos en una red de computadoras, este protocolo no garantiza la integridad de la información, para esto se utiliza otro protocolo de la capa de transporte como TCP. 4.31 Tiempo de Operación del ESMAR Es el tiempo que tarda un ESMAR desde que se aplican las condiciones de operación, hasta que se envía la salida de disparo, durante este tiempo el ESMAR realiza la medición de sus entradas analógicas y/o digitales, procesa la información y emite su decisión de disparo. 4.32 Tiempo Universal Coordinado (UTC) Representa la hora del día en el planeta tierra en el meridiano 0º de longitud. 4.33 Transformador de Corriente (TC) Transformador de instrumento utilizado para medir la corriente primaria de un elemento del sistema de potencia y suministrar en forma proporcional una corriente secundaria. 4.34 Transformador de Potencial (TP) Transformador de instrumento utilizado para medir la tensión primaria de un elemento del sistema de potencia y suministrar en forma proporcional un valor de tensión secundaria. Su construcción puede ser de dos tipos: inductivo (TPI) o capacitivo (TPC). 5 SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS PMU “Phasor measurement unit”. PMCU “Phasor measurement & control unit”. ESMAR Esquema de sincrofasores para medición de área amplia y acciones remediales. PPS Pulso por segundo. GPS “Global position system” SOC “Second of century”. UTC “Universal time coordinated”.


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IHM Interfaz humano-máquina. In Corriente nominal. IRIG-B “Inter-range instrumentation group – format B” LAN “Local area network”. LCD “Liquid crystal display”. Vc.d. Tensión de corriente directa. NA Normalmente abierto. NC Normalmente cerrado. Vc.a. Tensión de corriente alterna. CDSMARS Concentrador de datos de ESMAR. TPI Transformador de potencial inductivo. TPC Transformador de potencial capacitivo. TCP/IP “Transmission control protocol / internet protocol” UDP “User datagram protocol”. USB “Universal serial bus”. DEI Dispositivo electrónico inteligente. TVE “Total vector error”. GOOSE “Generic object oriented substation events” rmc Raíz media cuadrática. 6 CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES 6.1 Funciones Requeridas Todos los ESMAR deben ser microprocesados y deben contar con lo siguiente:

a) Funciones principales y adicionales solicitadas en Características Particulares. b) Registro de fallas y oscilografía. c) Contraseña de seguridad (password) que restrinja el acceso al ESMAR. d) Memoria no volátil para que en caso de pérdida de alimentación de V c.d., no se pierdan los

valores de ajuste y configuración.


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e) Interfaz humano-máquina (IHM), solo si se solicita en las Características Particulares. f) Función de autodiagnóstico que supervise al menos la correcta operación de la fuente de

alimentación interna, funcionamiento de convertidores analógico digital y microprocesadores. Debe reportar a través de un contacto normalmente cerrado y un contacto abierto para cualquier anomalía detectada.

g) Sincronización del reloj interno de alta precisión. h) Mostrar las magnitudes medidas en todas las entradas analógicas.

Estas funciones solicitadas y las especificadas en las Características Particulares que sean habilitadas para trabajar simultáneamente, no deben interferir entre ellas ni en sus tiempos de operación. 6.1.1 Medición El ESMAR debe tener la capacidad de medir en tiempo real la corriente, tensión, ángulo de fase, frecuencia, la potencia activa, potencia reactiva y factor de potencia en valores primarios. En todas las magnitudes se habla de una clase de exactitud menor al 1 %. Debe contar con una pantalla o “display”, donde se pueda configurar el despliegue de todas aquellas magnitudes y variables medidas y/o registradas, correspondientes tanto a las funciones básicas como a las opcionales requeridas. Esta función se acepta dentro del software de calibración y ajuste. 6.1.2 Sincronización del reloj interno Debe contar con un reloj interno con una exactitud de tiempo menor o igual a 1 µs, sincronizado mediante receptor de GPS, el cual puede ser interno o externo. En caso de ser interno se debe incluir el cable y antena. En caso de ser externo se debe incluir el receptor, cable para la antena, la antena y el cable para interconectar el GPS al ESMAR. El usuario definirá la longitud de los cables y con esto se proveerá el equipo con las características necesarias (ganancias, niveles de señal, entre otros) para que operen adecuadamente con las longitudes definidas. 6.2 Conexiones Eléctricas Los bornes de conexión externos en el ESMAR deben ser tipo tornillo para desarmador plano y/o estrella, preparadas para recibir directamente el cable estañado o terminales a compresión del tipo cerrado, con capacidad mínima de corriente de 20 A y aislamiento para 600 V de fácil acceso y completamente rígidas, montadas externamente en la parte posterior del equipo y no se debe deformar la zapata del cable de control para realizar las conexiones de dicho cable o de otro contiguo. Las conexiones entre la parte externa y la parte interna del ESMAR deben ser atornillables o a través de conectores con cables de la capacidad y aislamiento de acuerdo a la norma NMX-J-438-ANCE. 6.3 Características de las Entradas Analógicas de Corriente Todas las entradas de corriente deben manejar señales independientes a través de terminales de entrada y salida externas, de tal forma que el ESMAR pueda ser intercalado en serie en cualquier circuito de corriente. Las unidades de medición de corriente, deben estar diseñadas para operar bajo las siguientes condiciones mínimas: Corriente nominal (In): 5 A Frecuencia nominal: 60 Hz


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Capacidad térmica: 2 x In Permanente. 50 x In Por 1 s. Las entradas de corriente deben mantener una característica lineal cuando menos hasta veinte veces la corriente nominal (5 A x 20 = 100 A). El “burden” máximo debe ser de 1 VA a la corriente nominal. 6.4 Características de las Entradas Analógicas de Tensión Las entradas de tensión de corriente alterna, deben estar diseñadas para operar bajo las siguientes condiciones: Tensión de operación nominal: 115 V c.a. Frecuencia nominal: 60 Hz Sobretensión permanente: 230 V c.a. El “burden” máximo debe ser de 1 VA a la tensión nominal. 6.5 Número de Entradas Analógicas Las entradas analógicas pueden ser utilizadas por una, dos o más funciones incluidas en el mismo ESMAR, sin que se demerite o interfiera con la operación de dichas funciones. La cantidad mínima, debe ser la indicada en las Características Particulares. 6.6 Protección de la Fuente de Alimentación Debe contar con protección de sobretensión, contra sobrecarga, corto circuito y transitorios en cualquiera de sus circuitos que alimenten dicha fuente. 6.7 Salidas de Disparo Las salidas de disparo actuar directamente sobre los dispositivos los elementos que se han de desconectar de la red, deben de ser por medio de contacto seco, de un dispositivo electromecánico o mediante salidas de estado sólido, no se aceptan SCR. La capacidad de corriente de los contactos de disparo debe ser como mínimo de 5 A permanentes y soportar 30 A por 200 ms. La capacidad interruptiva debe ser como mínimo de 25 VA inductivos con una constante de tiempo (L/R) de 40 ms a 125 V c.d. 6.8 Entradas Digitales Las entradas deben ser optoacopladas y operar con un valor a partir del intervalo de 80 % al 85 % de la tensión nominal de operación, conforme a los intervalos indicados en la tabla 10. El tiempo para reconocer la señal de entrada binaria debe ser igual o menor de 4 ms.


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6.9 Número de Contactos para Salida de Disparo Las salidas de disparo pueden ser utilizadas por una, dos o más funciones de control del ESMAR incluidas en el mismo dispositivo, sin que se demerite o interfiera con la operación de dichas funciones. La cantidad mínima, debe ser la suma de salidas requeridas para cada función solicitada. El tiempo de reposición debe ser configurable en un intervalo igual o más amplio de 0.05 s y 0.30 s en pasos de un valor menor o igual a 0.02 s. Se requieren las siguientes salidas, programables, independientes y separadas eléctricamente para las indicaciones:

a) Falla interna o falta de tensión de alimentación (contacto tipo NC y NA), b) Una para falla de GPS.

La cantidad mínima, debe ser la suma de salidas digitales indicadas en este apartado y las requeridas para salida de disparo. 6.10 Número de Entradas Digitales Los ESMAR, deben contar con las siguientes entradas digitales optoacopladas:

a) Bloqueo del elemento o funciones internas. La cantidad mínima total requerida debe ser la suma de entradas requeridas por este apartado y para cada función de control solicitada. Las entradas digitales, pueden ser utilizadas por una, dos o más funciones de control incluido en el mismo ESMAR, sin que se demerite o interfiera con la operación de dichas funciones. 6.11 Montaje El ESMAR debe ser para montaje semi-embutido en lámina o en “rack” y el tipo de sección de ser conforme a la especificación CFE V6700-62. En todos los casos deben ser suministrados los herrajes y soportes necesarios para su montaje. 6.12 Características de la Caja Sus dimensiones deben permitir su instalación en una sección de tablero, ajustándose a lo siguiente: Debe estar diseñada para soportar ambiente corrosivo. Debe contar con una conexión directa a tierra física. Debe contar con una cubierta que evite la exposición de sus componentes internos a polvo, animales u otros, sin que se comprometa sus condiciones normales de operación y se modifiquen sus características técnicas de conformidad con las pruebas prototipo, establecidas en el párrafo 10.2. El ESMAR requiere contar con refrigeración por convección del equipo (sin partes móviles). El ESMAR puede ser de cualquiera de las siguientes formas:


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a) Con entradas analógicas directamente de 5 A y/o 115 V c.a. b) Entradas analógicas sin transductores/“shunts”.

6.13 Interfaz Humano-Máquina (IHM) El ESMAR debe contar con indicadores luminosos o LED’s en la parte frontal que indiquen al menos los siguientes estados:

a) ESMAR listo y/o falla interna (encendido indica listo, apagado o cambio de color, indica falla interna).

b) ESMAR con registro y/o operado.

El ESMAR debe señalizar cuando se produce su operación, ya sea disparo, cierre o alarma dependiendo de la función asociada al mismo o cuando se presente una anormalidad en el mismo. Debe disponer de una indicación visual en la parte frontal del ESMAR para señalizar la operación de cada una de las funciones y/o alarma solicitadas en Características Particulares, por “LED” o pantalla. Debe permitir la reposición local de todas las indicaciones. En caso de contar con pantalla LCD, debe permitir visualizar el estado, registros de eventos, alarmas y banderas de operación de las funciones de control; con la restricción de la clave de acceso correspondiente, poder modificar la configuración y ajustes sin que se requieran equipos externos para dicha función. 6.14 Programa (Software) de Aplicación Debe cumplir con lo siguiente:

a) Estar diseñado para permitir la configuración de las funciones, programación de lógicas, ajuste de las funciones de control y la explotación de la información adquirida o generada por el ESMAR.

b) Operar en un ambiente gráfico de ventanas. c) Permitir realizar la configuración, utilizando una base de datos de otros ESMAR. d) Permitir la exportación e importación de archivos de oscilografía en formato “COMTRADE”

conforme con la norma IEC 60255-24, de manera que puedan ser leídos por cualquier otro software de aplicación (análisis y equipo de prueba).

e) Permitir el acceso local y remoto. f) Permitir la conexión con equipos que cuenten con puerto ethernet, desde cualquier punto de la red

LAN utilizando protocolo TCP/IP. Debe incluir las licencias indicadas en Características Particulares. 6.15 Niveles de Acceso El ESMAR debe contar al menos con dos niveles de acceso. Durante una sesión de acceso abierta en el ESMAR, en cualquier nivel, la función de control y/o registro debe tener prioridad, permitiendo que el ESMAR opere al presentarse el disturbio, debiendo generar todas las banderas, indicaciones y registros que identifiquen el tipo de disturbio.


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Las sesiones de acceso deben ser a través de un puerto de comunicaciones por medio de una unidad de evaluación local o remota o a través de la interfaz IHM. Las contraseñas deben poder ser asignadas y/o modificadas por el usuario. 6.15.1 Primer nivel de acceso Permite el monitoreo del ESMAR la obtención y/o visualización de mediciones, registros y ajustes, sin efectuar cambios en los mismos; se debe accesar a este nivel, en forma directa o a través de una contraseña de seguridad (password). El cambio a un nivel de acceso superior debe estar restringido con contraseña (password) de seguridad. 6.15.2 Segundo nivel de acceso Este nivel permite en el ESMAR el acceso además de lo contenido en el modo de monitoreo a la configuración, modificación de ajustes, arranques, ganancias, límites, constantes, secuencias, configuración de entradas y salidas digitales, entre otros. 6.16 Requerimientos Funcionales Esta sección describe los requerimientos mínimos funcionales para las unidades de medición fasorial. Requerimientos adicionales de funcionamiento quedarán especificados en Características Particulares. 6.16.1 Requerimientos generales de funcionamiento 6.16.1.1 Medición del sincrofasor Los sincrofasores que reportan las mediciones de los ESMAR deben cumplir con las siguientes características de medición: La representación de un sincrofasor X de una señal x(t) en el dominio del tiempo, debe ser el valor complejo dado por X=Xr + jXi = (Xm / √2 ) e jφ = Xm /√2 ( cos φ + j sen φ ) Donde el valor Xm /√2 es magnitud rmc de la señal x(t) y φ es el valor instantáneo del ángulo relativo a una función coseno de frecuencia nominal sincronizado con el tiempo coordinado universal (UTC). Es decir el fasor esta referido a una onda coseno de frecuencia fundamental de 60 Hz, sincronizada con la hora UTC, con su valor máximo en el cambio del segundo UTC. Para calcular un sincrofasor X asociado a una onda coseno x(t), un ESMAR necesita leer tanto la onda x(t) como la onda coseno de referencia sincronizada con la hora UTC (conocida como “onda coseno universal”). La figura 1 muestra un sincrofasor x(t) que estaría representado con un ángulo de 0° y -90° respectivamente.


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FIGURA 1 - Representación para un sincrofasor 6.16.1.2 Estampado de tiempo del sincrofasor La medición del sincrofasor debe estar etiquetado con el tiempo UTC, correspondiente con la medición del sincrofasor como se describió en punto 6.18. Esta información debe consistir de 2 números, el segundo de la centuria (SOC), la fracción de segundo (FRACSEC). Donde TIME_BASE es la base que define la fracción de segundo. El estampado de tiempo debe ser:

Estampado de tiempo = SOC + (FRACSEC / TIMEBASE) 6.16.1.3 Error del sincrofasor Los requerimientos funcionales están basados en el nivel 1 de cumplimiento de la referencia [7] del capítulo 13 de esta especificación. Las unidades de medición fasorial deben cumplir con la exactitud en el TVE indicada en la tabla 1 para los diferentes rangos de variables de influencia indicadas en la misma tabla.

TABLA 1 - Variables de influencia y límites de error permisible para cumplimiento del nivel 1 de la referencia [7] de esta especificación

Variable de influencia Referencia Rango TVE

Señal de frecuencia 60 Hz 55 Hz a 65 Hz 1 % Señal de magnitud 100 % nominal 10 % a 120 % del nominal 1 % Ángulo de fase 0 radianes ± π radianes 1 % Distorsión armónica total < 0.2 % (THD) 10 % cualquier armónica hasta la 50th 1 % Señal de interferencia fuera de banda

< 0.2 % magnitud de señal de entrada

10 % magnitud de señal de entrada 1 %

(0o)

Representación del sincrofasor

X = Xm /√2 X = (Xm /√2)e-jπ/2

Señal x(t)

(-90o)


ESPECIFICACIÓN

CFE G0100-16

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TVE es el error total del vector y es definido como:

Donde Xr(n) y Xi(n) son las partes real e imaginaria del fasor medido, Xr y Xi son las partes real e imaginaria de la señal de entrada. Para el cálculo del TVE se asume que el ángulo y la frecuencia permanecen constantes durante el período de medición. En la medición del TVE de una de las variables de influencia, el resto deben permanecer en su valor nominal. 6.16.2 Exactitud del fasor El ESMAR debe calcular el fasor de secuencia positiva de cada grupo de tres fases. La exactitud de los fasores calculados debe cumplir con lo establecido en la tabla 1. 6.16.3 Exactitud del tiempo de sincronización Todos los canales analógicos deben estar sincronizados al UTC con exactitud suficiente para cumplir con los requerimientos de exactitud especificada en el punto 6.18. El requerimiento del 1 % de TVE de la tabla 1 es equivalente a un error máximo de ± 26 µs a una frecuencia de 60 Hz, ± 24 µs a una frecuencia de 66 Hz, y ± 29 µs a una frecuencia de 55 Hz. 6.16.4 Tasa de cálculo para reporte de sincrofasores

El ESMAR debe reportar datos a submúltiplos de la frecuencia nominal, tal como se describe en la tabla 2.

TABLA 2 - Tasa de cálculo para reporte de sincrofasores

Frecuencia del sistema

60 Hz

Tasa de reporte (telegramas/segundo)

10 12 15 20 30 60

La tasa de reporte de mensajes de sincrofasores debe ser seleccionable. 6.16.5 Requerimientos de los mensajes de comunicación

El ESMAR debe soportar los protocolos UDP/IP y TCP/IP. Los mensajes de datos en tiempo real deben ser encapsulados en paquetes UDP/IP y soportar direccionamiento “unicast” y “multicast”. 6.16.6 Formato de mensajes de Sincrofasores

Todos los mensajes de comunicación de los ESMAR deben cumplir con los requerimientos establecidos en la referencia [7] de esta especificación.


ESPECIFICACIÓN

CFE G0100-16

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Debe contener los siguientes 4 tipos de mensajes:

a) Datos en tiempo real. b) Configuración. c) Encabezado d) Comandos.

Todos los mensajes comienzan con 2 bytes del campo SYNC seguido por 2 byte de FRAMESIZE, 2 bytes de IDCODE, la estampa de tiempo de 4 byte SOC, 4 byte de FRACSEC y terminan con el verificador CHK que es un CRC-CCITT que utiliza un polinomio X16+X12+X5+1. Todos los mensajes se trasmiten exactamente igual y sin delimitadores. La figura 2 muestra el orden de un mensaje de transmisión.

FIGURA 2 - Orden de transmisión de una trama 6.16.7 Mensajes para datos en tiempo real El mensaje de datos debe contener la información de los fasores y datos medidos, el mensaje consiste de datos binarios ordenados de acuerdo a la tabla 3 y descritos a detalle en la tabla 4. Todos los campos deben ser de longitud fija, sin delimitadores. El mensaje empieza con los bytes de SYNC, FRAMESIZE, IDCODE y SOC, y termina con CRC-CCIT.

TABLA 3 - Organización del mensaje de datos en tiempo real

No. Campo Tamaño (Bytes) Descripción

1 SYNC 2 Byte de sincronización, seguido por el mensaje y número de versión

2 FRAMESIZE 2 Número de bytes totales del mensaje

3 IDCODE 2 Número de identificación del ESMAR, entero de 16 bits

4 SOC 4 Estampado de tiempo basado en el segundo de la centuria

5 FRACSEC 4 Fracción del segundo y estado de la calidad del tiempo

6 STAT 2 Mapa de bits indicando las banderas de condiciones del mensaje

7 PHASORS 4xPHNMR

O 8xPHNMR

Estimación del fasor, puede ser monofásico o de secuencia positiva, negativa y cero de una señal trifásica. Los valores son de 4 ó 8 bytes por cada fasor dependerá del formato utilizado, ya sea número entero o punto flotante

8 FREQ 2 / 4 Frecuencia (entero o punto flotante)

9 DFREQ 2 / 4 Tasa de cambio de la frecuencia (entero o punto flotante)

10 ANALOG 2xANNMR

O 4xANNMR

Dato análogo, 2 ó 4 bytes por valor dependiendo del formato entero o punto flotante

11 DIGITAL 2xDGNMR Dato digital, representa 16 estados digitales

SYNC

Primero transmitido

FRAMESIZE IDCODE SOC FRACSEC CHK DATA 1 DATA 1 . . .

Último transmitido

MSB LSB 2 2 2 4 4 2


ESPECIFICACIÓN

CFE G0100-16

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Repetición del 6 al 11 Se repiten los campos del 6 al 11 conforme la cantidad de ESMAR’s

indicados en el campo NUM_ESMAR del mensaje de configuración 12 CHK 2 CRC-CCIR

TABLA 4 - Descripción de palabras del mensaje de datos en tiempo real


1 SYNC 2

Sincronización del mensaje. Byte de inicio: AA hex Segundo byte: Tipo de mensaje y versión, dividido como sigue: Bit 7: Reservado para futura definición Bits 6–4: 000: Mensaje de datos en tiempo real. 001: Mensaje de encabezado 010: Mensaje 1 de configuración 011: Mensaje 2 de configuración 100: Mensaje de comandos (mensaje de recepción) Bits 3–0: Número de versión, en binario (1–15).

2 FRAMESIZE 2 Número total de bytes del mensaje, incluyendo CHK. 16-bit numeración no signada. Rango = máximo 65 535.

3 IDCODE 2 ESMAR/DC ID, número entero de 16-bit, asignado por usuario, 1 a 65534. Identifica al dispositivo que envía el mensaje o al que lo recibe.

4 SOC 4 Estampado de tiempo, número no signado de 32-bit, la cuenta del SOC inicia a la media noche de 01 enero de 1970 (base de tiempo de UNIX). Rango de 136 años, con vuelta al año 2106 DC.

5 FRACSEC 4

Fracción de segundo y calidad de tiempo, tiempo de medición para la trama de datos: Bits 31–24: Calidad del tiempo. Bits 23–00: Fracción de segundo, número entero de 24-bit. Cuando es dividido por TIME_BASE resulta la actual fracción de segundo. FRACSEC es utilizado en todos los mensajes para y desde un ESMAR dado. Tiempo = SOC + FRACSEC / TIME_BASE

6 STAT 2

Mapa de bits de banderas. Bit 15: 0 Dato válido, 1 cuando el dato es invalido o el ESMAR esta en modo de prueba. Bit 14: 0 No hay error, 1 cuando existe error en el ESMAR incluyendo error de configuración. Bit 13: 0 cuando el ESMAR está en sincronización. Bit 12: 0 Dato ordenado por estampa de tiempo, 1 por llegada. Bit 11: 0 No hay detección de arranque del ESMAR, 1 detección de arranque. Bit 10: 0 No hay cambio de configuración del ESMAR, 1 cuando la configuración cambia y permanece activada esta bandera durante 1 minuto. Bits 09–06: Reservados por seguridad, actualmente puestos a 0. Bits 05–04: Sin tiempo de referencia: 00 = Sincronía amarrada, la mejor calidad 01 = Sin sincronía por 10 segundos 10 = Sin sincronía por 100 segundos 11 = Sin sincronía por más de 1 000 segundos Bits 03–00: “Trigger reason”: 1111–1000: Disponible por definición del usuario 0111: Digital 0110: Reservado 0101: df/dt alta 0100: Frecuencia alta/baja 0011: Angulo de fase 0010: Magnitud alta 0001: Magnitud baja 0000: Manual

7 PHASORS 4xPHNMR

O 8xPHNMR

Valores enteros de 16-bit : Formato rectangular: — Real e imaginario, el valor real es el primero. — 16-bit enteros signados, rango –32 767 a +32 767 Formato polar: — Magnitud y ángulo, la magnitud es primero — Magnitud 16-bit enteros no signados con rango de 0 a 65 535 — Angulo 16-bit entero signado, en radianes × 10 4 , rango –31 416 a +31 416 Valores en 32-bit en formato IEEE punto flotante: Formato rectangular: — Real e imaginario, en unidades de ingeniería, valor real primero. Formato polar: — Magnitud y ángulo, magnitud primero y en unidades de ingeniería. — Angulo en radianes, rango – a +

8 FREQ 2 / 4

Desviación de la frecuencia desde la nominal, en miliHertz (mHz) Rango—nominal (60 Hz) –32,767 a +32,767 Hz 16-bit entero o 32-bit punto flotante. 16-bit entero:16-bit entero signado, rango –32 767 a +32 767. 32-bit punto flotante: valor de frecuencia actual en formato IEEE punto flotante

Continúa…


ESPECIFICACIÓN

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…continuación

9 DFREQ 2 / 4 Tasa de cambio de la frecuencia, en Hz por segundo Rango –327,67 a +327,67 Hz por segundo Puede ser 16-bit entero o IEEE punto flotante.

10 ANALOG 2xANNMR

O 4xANNMR

Palabra análoga. 16-bit entero. Puede ser dato muestreado tal como señal de control o valor de transductor. Valores y rangos definidos por usuario. Puede ser 16-bit entero o IEEE punto flotante.

11 DIGITAL 2xDGNMR Palabra digital de estados. Puede ser de un mapa de bits o de banderas. Valores y rangos definidos por el usuario.

12 CHK 2 Todas las tramas terminan en verificación (CHK), el cual es un CRC-CCITT. Este CRC-CCITT utiliza el polinomio generador X 16 + X 12 + X 5 + 1 con una valor inicial de –1 (hex FFFF) y sin máscara final. Todas las tramas son transmitidas exactamente como se describen y sin delimitadores.

6.16.8 Mensajes de configuración Una trama de configuración es un conjunto de datos que contiene información y parámetros de procesamiento para el ESMAR y del conjunto de datos de tiempo real. Se identifica por los bits 4 – 6 de la palabra SYNC. Se definen 2 tipos de configuración, CFG-1 con el bit 4 de SYNC puesto a 0 y CFG-2 con el bit 4 puesto a 1. CFG-1 denota la capacidad ESMAR indicando las mediciones que el ESMAR es capaz de realizar. CFG-2 indica las mediciones que están siendo realizadas y transmitidas en la trama de datos. Todos los campos tienen una longitud definida, y no contiene delimitadores. El contenido de la trama se muestra en la tabla 5 y su descripción en la tabla 6.

TABLA 5 - Organización de la trama de configuración







6 TIME_BASE 4 Resolución de fracción de segundo para el estampado de tiempo

7 NUM_ESMAR 2 El número de ESMAR incluido en la trama de datos

8 STN 16 Nombre de la estación, 16 bytes en formato ASCII

9 IDCODE 2 ESMAR ID número que identifica el origen de cada bloque de datos

10 FORMAT 2 Formato de datos contenidos en la trama de datos.

11 PHNMR 2 Número de fasores, entero de 2 bytes

12 ANNMR 2 Número de valores análogos, entero de 2 bytes

13 DGNMR 2 Número de palabras digitales de estado, entero de 2 bytes

14 CHNAM

16x(PHNMR + ANNMR +

16x DGNMR)

Nombres de fasores y canales, 16 bytes para cada fasor, análogo, y cada canal digital (16 canales en cada palabra digital) en formato ASCII en el mismo orden como ellos son transmitidos. Para canales digitales, el orden del nombre del canal será del menos significativo al más significativo. (El primer nombre es para el bit 0 de la primera palabra digital de 16 bits, el segundo es para el bit 1, entre otros, hasta el bit 15.)

15 PHUNIT 4 x PHNMR Factor de conversión para los canales de favor

Continúa…


ESPECIFICACIÓN

CFE G0100-16

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…continuación

16 ANUNIT 4 x ANNMR Factor de conversión para canales análogos

17 DIGUNIT 4 x DGNMR Máscara para la palabra de estado digital

18 FNOM 2 Código de frecuencia nominal y banderas

19 CFGCNT 2 Contador de cambio de configuración

Repetición del 8 al 19 Campos del 8 al 18, se repiten tantos ESMAR sean definidos en el campo 7

(NUM_ESMAR) 20+ DATA_RATE 2 Tasa de transmisión de datos

21+ CHK 2 CRC-CCITT

TABLA 6 - Descripción de los campos para la trama de configuración

Campo Tamaño (Bytes) Descripción

TIME_BASE 4

Resolución de la fracción de segundo de la estampa de tiempo (FRACSEC) en todas las tramas Bits 31 – 24 Reservado para banderas (alta 8 bits) Bits 23 – 0 Entero no signado de 24 bits del cual es la subdivisión del segundo al que esta basado la FRACSEC. La actual “Fracción de segundo de la trama de datos” = FRACSEC / TIME_BASE

NUM_ESMAR 2 Número de ESMAR’s incluídos en la trama de datos.

STN 16 Nombre de la estación – 16 bytes en formato ASCII

IDCODE 2 Número identificador del ESMAR, entero de 16 bits. Esto identifica el origen de los datos en cada campo del ESMAR.

FORMAT 2

Formato para la trama de datos, 16 bits de bandera : Bits 15 – 4: No utilizados Bit 3: 0 = FREQ / DFREQ entero de 16 bits, 1 = Punto flotante Bit 2: 0 = Análogos enteros 16 bits, 1 = Punto flotante Bit 1: 0 = Fasores enteros 16 bits, 1 = Punto flotante Bit 0: 0 = Fasores real e imaginario (rectangulares), 1 = magnitud y ángulo (polar)

PHNMR 2 Número de fasores – entero de 2 bytes

ANNMR 2 Número de valores análogos – entero de 2 bytes

DGNMR 2 Número de palabras digitales de estado – entero de 2 bytes. La palabra digital de estados son normalmente números “booleanos” de 16 bit, cada bit representando el estado digital de canal medido por el ESMAR.

CHNAM 16 Nombre de fasores y canales – 16 bytes para cada fasor, análogo y palabra digital de estado en formato ASCII en el mismo en que fueron transmitidos.

PHUNIT 4 Factor de conversión para los canales de fasor. Cuatro bytes por cada fasor. Byte más significativo: 0 = Voltaje; 1 = Corriente

ANUNIT 4

Factor de conversión para los canales análogos. Cuatro bytes para cada valor analógico. Byte más significativo: 0 = sólo un punto de la onda, 1 = RMS de la entrada análoga, 2 = valor pico de la entrada analógica, 5-64 = reservado para futura definición; 65 – 255 = Definida por el usuario. Byte menos significativo: Palabra signada de 24 bits, escalamiento definido por usuario.

DIGUNIT 4 Máscara para la palabra de estado digital.

Continúa…


ESPECIFICACIÓN

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…continuación

FNOM 2

Código de frecuencia nominal del sistema (entero no signado de 16 bits) Bits 15 – 1: Reservado Bit 0: 1 : Frecuencia fundamental = 50 Hz 0 : Frecuencia fundamental = 60 Hz

DATA_RATE 2 Tasa de transmisión de datos.

CFGCNT 2 Contador de cambios de configuración

6.16.9 Mensaje de encabezado Este telegrama debe ser legible al humano con información de ESMAR, origen de los datos, escalamiento, algoritmos, filtrado, y otra información relacionada. Esta trama tiene la misma información que las otras tramas SYNC, FRAMESIZE, SOC y CHK, se identifica por los bits 4 – 6 del campo SYNC tal como se describió en la tabla 4. La sección de datos no tiene formato fijo. La descripción se muestra en la tabla 7.

TABLA 7 - Organización de la trama de encabezado







6 DATA 1 1 Carácter ASCII, primer byte

K+6 DATA k 1 Carácter ASCII, Kth byte, K>0 es un entero

K+7 CHK 2 Verificación CRC-CCITT 6.16.10 Mensaje de comandos El ESMAR debe ser capaz de recibir comandos de un sistema de control y ejecutar las acciones apropiadas. Esta trama de comandos utiliza los campos de SYNC, FRAMESIZE, SOC, FRACSEC y CHK como las otras tramas y es identificado en los bits 4 – 6 del campo SYNC. La descripción de la trama de comandos es mostrado en la tabla 8. El IDCODE asignado a un ESMAR debe ser un identificador de 2 bytes y es el mismo descrito en la trama de configuración. El ESMAR debe cotejar el IDCODE antes de aceptar y ejecutar un comando. El IDCODE debe ser ajustable por el usuario.


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TABLA 8 - Organización de la trama de comando







6 CMD 2 Comando que está siendo enviado al ESMAR

7 EXTFRAME 0 - 65518 Trama de datos extendido, palabras de 16 bits, 0 a 65 518 bytes como se indicó en FRAMESIZE.

8 CHK 2 Verificador CRC-CCITT

TABLA 9 - Comandos enviados al ESMAR

Bits de Comando Descripción

Bits 15 - 4 Reservado para uso futuro Bits 3 – 2 – 1 -

0

0001 Arranque de transmisión de tramas de datos

0010 Paro de transmisión de datos

0011 Envío de archivo de Encabezado

0100 Envío de archivo de configuración CFG-1

0101 Envío de archivo de configuración CFG-2

1000 Extensión de trama 6.17 Puertos de Comunicación Los ESMAR deben contar con puertos de comunicación para su configuración, ajuste y explotación de información, teniendo como mínimo un puerto ethernet para configuración del equipo y un puerto independiente para el envío de información al concentrador de datos en tiempo real. Los puertos de comunicación pueden ser RS232, ethernet o USB, para lo cual se debe suministrar la interfase correspondiente que permita la interconexión con la red ethernet. Los puertos solicitados para acceso local y remoto a través de un protocolo de comunicación deben ser independientes entre sí. Los servicios demandados de cada puerto pueden ser simultáneos y no deben interferir o bloquear los servicios o tareas de los otros puertos, así como con la funcionalidad del ESMAR, excepto para cambio de ajustes o configuración. Para el caso del envío de la medición fasorial, el ESMAR, debe enviar la información en forma simultánea a cuando menos cuatro concentradores de datos conectados a la red. Los equipos que reciben la información fasorial deben ser identificados internamente en el ESMAR con direcciones MAC o direcciones IP, solo a estos equipos estará permitido


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que reciban los datos. En caso de que el ESMAR no cuente con capacidad suficiente para usuarios en línea, es aceptable proporcionar un equipo adicional que convierta y/o multiplique la señal.

6.17.1 Puertos de comunicación para acceso local Debe estar localizado en la parte frontal del ESMAR y debe permitir realizar la configuración, ajustes, obtención de registros y la explotación de todas las funciones del ESMAR. Se debe suministrar el adaptador para conectar dicho puerto a la unidad de evaluación vía puerto serial, USB o ethernet con conector RJ45. 6.17.2 Puertos de comunicación para acceso remoto o para integración a un sistema de adquisición de

datos Debe permitir la comunicación con el protocolo y ser del tipo indicado en las Características Particulares. El protocolo debe permitir conexiones con direccionamiento a una red de datos para acceso remoto o para integración a un sistema de adquisición de datos. 6.18 Características Específicas de los ESMAR para la Medición de Área Amplia 6.18.1 Funciones comunes 6.18.1.1 Tipo de filtro El tipo de filtro utilizado, es libre para los fabricantes, siempre y cuando se cumpla con los estándares especificados en las pruebas estáticas y dinámicas funcionales, definidas en esta especificación. 6.18.1.2 Formato de los fasores El formato de los fasores debe ser ajustable por el usuario en números enteros o punto flotante. También debe ser ajustable que los fasores se envíen en modo rectangular o polar. 6.18.2 Esquemas de sincrofasores para medición de área amplia La finalidad de estos esquemas de medición fasorial es el cálculo de los fasores de secuencia positiva, a partir de las cantidades de fase, la supervisión y registro de los mismos, así como el envío de un número de fasores definido para su monitoreo y almacenamiento en el concentrador de datos remoto para el análisis “post mortem”. 6.18.2.1 Clasificación por el número de entradas analógicas Dependiendo del número de entradas analógicas con las que cuente, los ESMAR pueden ser:

a) ESMAR para subestaciones distribuidas. Pueden tener un mínimo de entradas para dos tensiones (seis canales analógicos) y dos corrientes (seis canales analógicos) por cada unidad.

b) ESMAR para subestaciones concentradas. Pueden tener un mínimo de dos tensiones (seis

canales analógicos), y cuando menos cuatro corrientes (12 canales analógicos). En caso de solicitarse más canales, se aceptan dos o más unidades del tipo subestación concentrada.

El ESMAR distribuido cuando se indique en las Características Particulares, debe contar con un concentrador de información en la caseta central que reciba los datos de todos los ESMAR distribuidos, los sincronice y envíe un solo telegrama con la información seleccionada por el usuario a un concentrador de información (CDESMAR).


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6.18.2.2 Registro de fallas y oscilografía El ESMAR debe contar con registros de memoria no volátil del tipo circular para almacenar cuando menos los registros de los últimos 20 eventos (a menos que se especifique otro número en las Características Particulares). Cada registro debe contener la información siguiente:

a) Un reporte oscilográfico de las corrientes de fase, las tensiones de fase, y cualquier valor analógico calculado.

b) Señales de entradas. c) Fecha (año, mes y día) y horario (hora, minuto, segundo y milisegundo) de ocurrencia del evento.

6.18.2.3 Tipos de arranque para el registro de señales locales Los ESMAR deben tener los siguientes tipos de arranque, para el registro local de señales.

a) Por niveles de tensión y corriente, con histéresis (mínimo y máximo). b) Por razón de cambios de tensión y corriente (gradiente). c) Por niveles de frecuencia (mínimo y máximo). d) Por niveles alto y bajo y razón de cambio de frecuencia. e) Por niveles de secuencia negativa en tensiones y corrientes. f) Por niveles de secuencia cero en tensiones y corrientes. g) Por cambio de estado de una señal digital de contacto NA o NC. h) Arranques por flanco positivo o negativo de las señales digitales.

6.18.2.4 Velocidad de muestreo La velocidad de muestreo debe ser programable por el usuario con un mínimo de 60 muestras por ciclo. 6.18.3 Características del ESMAR aplicado a las acciones remediales del sistema electrico La finalidad principal de estos dispositivos es realizar acciones remediales con funciones lógicas en su programación interna, ante la detección (por medición) de una condición de riesgo en el sistema eléctrico, esta toma de acciones se realiza enviando señales de contacto seco, alarmas o comandos de conexión/desconexión de elementos del sistema que coadyuven a la seguridad del mismo. 6.18.3.1 Supervisión de las señales de tensión en las entradas analógicas Debe detectar la pérdida de tensión en una o más fases, para bloquear el cálculo de las funciones de control discreto y dar la alarma correspondiente. 6.18.3.2 Supervisión de las señales de corriente en las entradas analógicas Debe detectar la pérdida o desbalance de una señal de corriente de una o más fases, para bloquear el cálculo de las funciones de control discreto y dar la alarma correspondiente.


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6.18.3.3 Elementos de programación Adicionalmente a las características genéricas de la medición de sincrofasores, los ESMAR deben contar con elementos programables, a fin de que el usuario pueda desarrollar diversas subrutinas aplicadas a esquemas de acciones remediales, tales como el disparo automático de generación, carga o líneas de transmisión que permitan mantener la integridad de la red o la segregación controlada del sistema ante contingencias o riesgo de inestabilidad. Como mínimo debe tener los siguientes elementos de programación:

a) Compuertas AND, OR, NOR, NAND, NOT, XNOR y EXOR. b) Temporizadores con ajuste de “Pick Up” y “Drop Out”. c) Celdas de memoria o elementos biestables (FLIP-FLOPS). d) Contadores. e) Variables digitales y analógicas. f) Operaciones matemáticas de SUMA, RESTA, MULTIPLICACIÓN y DIVISIÓN. g) Comparación de variables analógicas. h) Registro de secuencia de eventos.

Que permita implementar aplicaciones de disparo automático de generación, carga o líneas de transmisión en base a las combinaciones lógicas de valores analógicos y digitales. 6.18.3.4 Variables internas Cuando se indique en las Características Particulares, todas las variables medidas y calculadas por el ESMAR, deben estar disponibles para ser asignadas a registros como variables. Debe haber cuando menos 10 variables digitales y 10 variables analógicas para ser asignadas al registro de los ESMAR o según se especifique en las Características Particulares. 6.18.3.5 Registro de fallas y oscilografía El ESMAR debe contar con registros de memoria no volátil del tipo circular para almacenar cuando menos los registros de los últimos 3 eventos (a menos que se especifique otro número en las Características Particulares). Cada registro debe contener la información siguiente:

a) Un reporte oscilográfico de las corrientes de fase, las tensiones de fase, y cualquier valor analógico

calculado. b) Señales de entradas, señales digitales internas y calculadas. c) Fecha (año, mes y día) y horario (hora, minuto, segundo y milisegundo) de ocurrencia del evento.


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6.18.3.6 Tipos de arranque para el registro de señales locales Los ESMAR deben tener los siguientes tipos de arranque, para el registro local de señales.

a) Por límites de tensión y corriente. b) Por límites de frecuencia (mínimo y máximo). c) Por cambio de estado de una señal digital de contacto NA o NC. d) Arranques por flanco positivo o negativo de las señales digitales. e) Arranque por mensajería “GOOSE”.

6.18.3.7 Comunicación remota Cuando se solicite en las Características Particulares el ESMAR debe estar preparado para recibir cuando menos una medición fasorial remota, con la cual se podrán hacer las comparaciones necesarias para tomar decisiones de disparo en tiempo real con mediciones fasoriales remotas. Esta medición podrá ser asignada a variables locales que podrán ser parte del registro del ESMAR. 6.18.3.8 Contactos de disparo El ESMAR debe tener cuando menos 8 salidas de disparo a menos que se especifique otra cosa en las Características Particulares. 6.18.3.9 Entradas digitales El ESMAR debe tener cuando menos 8 entradas digitales a menos que se especifique otra cosa en las Características Particulares. 6.18.3.10 Protocolo de comunicación El ESMAR debe ser capaz de operar bajo la arquitectura de comunicaciones de IEC 61850-8-1 (station bus) para el intercambio de señales digitales y analógicas de los esquemas de acciones remediales de la red.

7 CONDICIONES DE OPERACIÓN 7.1 Tensión de Alimentación La tensión de la fuente de alimentación debe ser de 125 V c.d., salvo que se indique otro valor de la tabla 10 en las Características Particulares y cumplir con las tolerancias indicadas.

TABLA 10 - Tolerancias permitidas de la fuente de alimentación

Tensión (V) Tolerancia

48 ± 15 % 125 ± 15 % 250 ± 15 %


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Se aceptan fuentes universales que cumplan con los intervalos preestablecidos. Durante y después de presentarse variaciones en la tensión de alimentación fuera de los límites establecidos o al energizar la fuente, el ESMAR no debe incurrir en operaciones incorrectas tales como errores en la medición, operaciones de la lógica en falso, así como pérdida o alteración de la configuración, registros y ajustes. 7.2 Condiciones Ambientales de Servicio El ESMAR debe funcionar correctamente dentro de las tolerancias establecidas, bajo las siguientes condiciones de servicio:

a) Temperatura de operación: - 5 °C a + 55 °C. b) Humedad relativa: hasta 93 %, sin condensación en el intervalo de + 25 °C - 55 °C.

8 CONDICIONES DE DESARROLLO SUSTENTABLE

No aplica.

9 CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL

No aplica.

10 CONTROL DE CALIDAD 10.1 Circuitos Impresos, Integrados y Elementos Discretos Las tarjetas de circuito impreso deben ser de fibra de vidrio, con pistas estañadas o doradas y protegidas con barniz antisoldante, tropicalizado. Las conexiones de una cara a otra de las tarjetas deben ser con el sistema orificio pasante (through hole) y no deben tener conexiones con alambres. Todas las tarjetas con componentes deben tener un número de identificación que corresponda con diagrama de circuito. Una vez fijadas no deben permitir movimientos que puedan provocar falsos contactos. Todos los componentes activos y pasivos, circuitos integrados y discretos deben estar soldados a sus terminales en el circuito impreso de la tarjeta con excepción de las memorias, microprocesadores y elementos de alta integración, los cuales se pueden insertar en bases soldadas a la tarjeta. Los materiales utilizados en todo el ESMAR deben ser no higroscópicos. 10.2 Pruebas de Prototipo Las pruebas prototipo así como las pruebas funcionales deben ser realizadas utilizando tarjetas de circuito impreso con diseño y calidad de producto final. No se aceptan modificaciones a las tarjetas de circuito impreso durante el proceso de las pruebas prototipo. Las pruebas prototipo así como las pruebas funcionales deben ser realizadas con todas las funciones y características con las que cuente el equipo y que se pretendan aprobar. El software de explotación debe ser compatible con la versión de Windows más reciente y por lo menos una versión anterior. Los ESMAR deben cumplir con las pruebas prototipo indicadas en la tabla 11.


ESPECIFICACIÓN

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TABLA 11 - Pruebas de prototipo mínimas

Prueba Normas y/o especificaciones Nivel de severidad requerido

Ambientales 1 Temperatura

IEC 60068-2-1 (baja)

IEC 60068-2-2 (alta)

- 5 ºC 16 h

55 ºC 16 h

2 Temperatura y Humedad IEC 60068-2-30 25 ºC a + 55 ºC

con 93 % HR

Mecánicas 3 Vibración IEC 60255-21-1

0.5 g @ 10 Hz < F< 150 Hz 1 ciclos/eje con equipo energizado

2 g @ 10 Hz < F< 150 Hz 20 ciclos con el equipo sin energizar

Compatibilidad electromagnética

4 Onda oscilatoria Amortiguada

IEC 61000-4-12

1 MHz < f < 1.5 MHz 2.5 kV < kV < 3.0 kV

de cresta de primer ciclo

5 Transitorios rápidos IEC 61000-4-4 ± 4 kV a ± 5 kV 5/50 ns

6 Inmunidad a campos

electromagnéticos radiados

IEC 61000-4-3 10 V/m a 1 kHz; (80 a 1 000) MHz

7 Interrupciones y caídas de tensión IEC 61000-4-11

Interrupciones 95 % / 5 s

Caídas 30 % / 10 ms 60 % / 100 ms

8 Descargas electrostáticas IEC 61000-4-2

Nivel 4 ± 8 kV contacto

± 15 kV aire

Aislamiento 9 Tensión de impulso IEC 60255-5

5 kV (valor pico)

1.2/50 µs tres impulsos positivos y tres impulsos negativos

Funcionalidades en estado estable

10

Función principal y opcionales

Esta especificación, especificación del

fabricante

Los valores indicados en esta especificación

Pruebas paramétricas 11

Fuentes de alimentación, tiempos

de respuesta, capacidad de corriente y térmica

de contactos

Esta especificación, especificación del

fabricante

Los valores indicados en esta especificación

Continúa…


ESPECIFICACIÓN

CFE G0100-16

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…continuación

Características de construcción

12

Cantidad de E/S, puertos, dimensiones, color, placa de datos

Esta especificación Los indicados en esta especificación

Documentación

13 Índices estadísticos de confiabilidad, MTBF,

MTTR, MTBR

Especificaciones del fabricante - -

14 Manual técnico

NRF-002-CFE y/o archivo electrónico en

formato de datos portable (pdf).

- -

15 Firmware, software y hardware

Especificación del fabricante

Carta del proveedor donde mencione la versión del firmware y hardware del relevador y software de explotación

10.3 Proceso de Aprobación El proceso de aprobación debe ser estrictamente apegado a lo descrito en la guía LAPEM -05 vigente. Durante todo el proceso de aprobación de prototipo incluyendo las pruebas al ESMAR en el simulador se debe emplear la misma versión de firmware, software y hardware. Cualquier cambio reinicia el proceso. El ESMAR se debe suministrar debidamente calibrado 11 MARCADO 11.1 Placa de Datos Cada ESMAR debe traer integrado, en lugar visible y de forma indeleble la siguiente información:

a) Nombre del fabricante.

b) Modelo.

c) Número de serie.

d) Tensión nominal de alimentación (V c.d.).

e) Tensión y corriente nominales de las entradas analógicas (V y A).

f) Frecuencia nominal (Hz).

g) Año de fabricación. Se acepta este dato codificado dentro del número de serie del relevador.

12 EMPAQUE, EMBALAJE, EMBARQUE, TRANSPORTACIÓN, DESCARGA, RECEPCIÓN,

ALMACENAJE Y MANEJO El ESMAR debe contar con un empaque que evite cualquier daño al mismo durante su transporte y que sea adecuado para almacenamiento.


ESPECIFICACIÓN

CFE G0100-16

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13 BIBLIOGRAFÍA [1] ANSI/IEEE C37.1-1987 Standard Definition, Specification, and Analysis Systems Used for

Supervisory Control, Data Adquisition, and Automatic Control. [2] ANSI/IEEE C37.90-1989 Standard for Relays and Relay Systems Associated with Electric

Power Apparatus. [3] ANSI/IEEE C37.90.1-1989 Standard Surge Withstand Capability (SWC) Tests for Protective

Relays and Relay Systems. [4] ANSI/IEEE C37.90.2-1987 Standard Withstand Capability of Relay Systems to Radiated

Electromagnetic Interference from Transceivers. [5] ANSI/EIA 407A-1978 Relays for Electrical and Electronic Equipment, Testing Procedure

for. [6] NMX-Z-012-1-1987 Muestreo para la Inspección por Atributos, Parte 1 – Información

General y Aplicaciones. [7] IEEE C37.118.1TM-2011 Standard for Synchrophasors Measurements for Power Systems. [8] IEEE C37.118.2TM -2011 Standard for Synchrophasor Data Transfer for Power Systems. [9] IRIG STANDARD 200 IRIG Serial Time Code Formats, Telecommunications and Timing

Group, Range Commanders Council, U.S. Army White Sands Missile Range.

[10] IEEE C37.238C 2011 IEEE Standard Profile for Use of IEEE 1588 Precision Time

Protocol in Power System Applications. [11] IEEE STANDARD 754 IEEE Standard for a Binary Floating-Point Arithmetic. [12] IEC 61850-8-1 -2011 IEC Standard Communication Networks and Systems Power Utility

Automation. 14 CARACTERÍSTICAS PARTICULARES Las Características Particulares son las indicadas en el formato CPE – 476, que se anexa a esta especificación, con las bases de licitación.


ESPECIFICACIÓN

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APÉNDICE A (Normativo)

INFORMACIÓN TÉCNICA REQUERIDA

A.1 INFORMACIÓN COMPRENDIDA EN EL SUMINISTRO El proveedor se obliga a suministrar a la CFE con cada ESMAR, el instructivo del mismo que cumpla con la norma de referencia NRF-002-CFE conteniendo al menos la siguiente información:

a) Características de construcción.

b) Características y lógicas de operación.

c) Diagramas de conexiones internas y externas con identificación de componentes.

d) Método de instalación incluyendo plantillas dimensionales.

e) Cálculo, método de ajuste y calibración.

f) Requerimientos de hardware para utilización del software y comunicación con el equipo.

g) Guía para la detección y solución de problemas.

h) Pruebas de aceptación, periódicas y recomendaciones de mantenimiento.

i) Recomendaciones de manejo y almacenamiento.

j) Con el software suministrado, se deben entregar el número de instructivos necesarios para la utilización.

COMISION FEDERAL DE ELECTRICIDAD

CARACTERISTICAS PARTICULARES PARA: ESQUEMAS DE SINCROFASORES PARA MEDICIÓN DE ÁREA AMPLIA Y ACCIONES REMEDIALES (ESMAR)

Correspondiente a la especificación CFE G0100-16

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CPE

- 47

6

Las Características Particulares que la CFE proporciona al solicitar la cotización del o de los ESMAR complemento de la presente especificación de acuerdo a lo establecido en el Apéndice A y son complemento de las bases de la licitación.

CANTIDAD FUNCIONES SOLICITADAS CARACTERÍSTICAS

mÉxico · 2013-08-22 · transmisión de datos desde un “host” a varios. el dato es...

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