sistema pacis

01Solución de control digital

PACiS Soluciones integradas de protección, automatización y control

Ventajas para el Cliente

•Una solución a escala•Dedicada a la automatización de la

energía•Mayor nivel de estandarización•Bahías estandarizadas•Máxima interoperabilidad

El mejoramiento de la competitividad y del rendimiento es la clave de cualquier empresa. Deben inventarse nuevas soluciones para optimizar los recursos, beneficiarse de las últimas tecnologías y adaptarse a un ambiente con cambios permanentes.PACiS ofrece soluciones completas para toda la cadena de energía, desde los equipos primarios hasta el software de gestión del mercado.PACiS es la última generación de soluciones de Automatización de Energía. Se puede adaptar específicamente a una sola subestación, como es usual encontrar en las empresas eléctricas. También puede brindar un esquema óptimo unificado para varias subestaciones, junto con fuentes de generación y posibles botes de carga, tal como es el caso de las aplicaciones industriales o de infraestructuras.PACiS permite replantear el diseño, la operación y el mantenimiento de las instalaciones eléctricas.

UNA SOLUCIÓN A ESCALAPACiS es una solución a escala en términos de funciones, arquitectura y servicios. Permite, por lo tanto, la inversión correcta en el momento apropiado, mientras se logra la total reutilización de soluciones anteriores. Por ejemplo, PACiS puede estar restringida, inicialmente, a la simple supervisión de varias señales, para luego abarcar nuevas y rápidas automatizaciones distribuidas sobre varios cientos de kilómetros.

DEDICADA A LA AUTOMATIZACIÓN DE LA ENERGÍA

PACiS es mucho más que una tecnología de automatización de uso general. La seguridad eléctrica, la minimización de las interrupciones en el servicio o la automatización orientada a la topología, son algunos ejemplos de las restricciones de diseño que han gobernado el desarrollo de PACiS. A través de la utilización de los protocolos de comunicación específicos de subestaciones se logra la integración total de los equipos, lo cual resulta en el uso óptimo de la información.

MAYOR NIVEL DE ESTANDARIZACIÓNPACiS ofrece una migración progresiva a las nuevas normas de comunicación tales como Ethernet TCP/IP y UCA2/CEI 61850. Más allá de las características de comunicación en sí, PACiS ayuda en la estructuración de esquemas estándar, como por ejemplo bahías estándar, lo cual es clave para la optimización de las inversiones a mediano plazo. El aumento de la disponibilidad del sistema a través de un mantenimiento 24/7 es otroejemplo de una mayor estandarización en la automatización de la energía.

02PACiSSolución de control digital

PACiS Soluciones integradas de protección, automatización y control

ALCANCE FUNCIONAL A ESCALAAgrupación

La primera característica fundamental de PACiS es la agrupación de la información proveniente de varias fuentes para crear otro valor a partir de ellas.Estas fuentes son los equipos físicos que daninformación puramente eléctrica (tal como untransformador de intensidad de 50/60 Hz) o los que están conectados por enlaces seriales de comunicación (especialmente, aunque no siempre, cuando se reutilizan equipos existentes ya instalados en campo). Alternativamente, las fuentes pueden ser uno o más operadores realizando mantenimiento, operación o gestión del proceso o del sistema mismo.PACiS maneja varios tipos de datos: posiciones,controles, medidas, registros de oscilografías, ajustes, etc. Según la fuente y el tipo de la red de comunicación, esta información puede dar una etiqueta de propiedad, tal como la hora, la validez, etc. Cada uno de estos datos de propiedad están referenciados como únicosen la herramienta de configuración del sistema, de modo de asegurar la total consistencia de lainformación, y también para reutilizarlos en variaspartes del sistema.PACiS maneja varios tipos de protocolos decomunicación usados en subestaciones y plantasindustriales. El comportamiento de la aplicacióndepende en gran parte de la elección del protocolo, incluyendo la velocidad (300 bps a100 Mbps), los servicios (maestro-esclavo vs. cliente-servidor) o la comunicación de los objetos.

Supervisión y Análisis

La función base de PACiS incluye la supervisión de cualquier dato recogido por el sistema, que puede ser local o remoto.Se puede lograr una supervisión sumamente compacta en la pantalla LCD incorporada, mostrando diagramas unifilares, alarmas, medidas y listas de secuencias de eventos. Esta es una respuesta muy económica, por ejemplo, para subestaciones pequeñas.Una supervisión más sofisticada se realiza en una o varias pantallas de PC. Algunos ejemplos de los beneficios que se obtienen con esta solución, son la representación de las barras en colores, que facilita el mantenimiento, las pantallas de alarmas, o la ubicación precisa de fallos dentro del sistema. Otras características especiales incluyen: reportes avanzados, visualización en lenguaje dual, análisis de registros de oscilografías, etc.

Control

Los controles son realizados por el operador localmente, o a distancia. Cada control recibe múltiples verificaciones antes de ser emitido, para hacerlo totalmente seguro.Por ejemplo, se puede verificar que un control simple sea efectivo en un momento dado en todo el sistema o en un equipo individual (según la configuración). Otro ejemplo es el enclavamiento. Los enclavamientosse hacen con ecuaciones lógicas o son el resultado de un análisis topológico dinámico ligado a reglas especiales. Los enclavamientos se gestionan tan cerca del proceso como sea posible para obtener la mayor seguridad de funcionamiento.Las condiciones de enclavamiento se muestran gráficamente en la pantalla del operador para poder identificar inmediatamente las condiciones de bloqueo (si se dan) y hacer las modificaciones adecuadas antesde emitir la orden..

Cada control manual es parte de la secuencia “Seleccionar Antes de Operar”, en la que se pueden elegir varias opciones. Esto incluye el uso de una verificación de sincronización (en modo de acoplamiento o de cierre), el pasar por alto l verificación de sincronización o de las condiciones deenclavamiento (siempre que sea dada una correcta autorización del usuario).

Automatización

Es probable que uno de los cambios fundamentales en el futuro, sea la automatización distribuida entre equipos diferentes, tanto si están en la misma subestación o en sitios diferentes.Hoy en día por medio del uso de protocolos de comunicación rápidos Ethernet (UCA2/CEI 61850) se puede definir un nuevo criterio entre costos y confiabilidad. Además de que se está reemplazando el cableado tradicional sin hardware extra, también se dispone de valiosa información para el mejoramiento en las decisiones..PACiS actúa como una poderosa plataforma de automatización:• Diseño estándar que utiliza un editor completo CEI 61131-3 que tiene

acceso a casi todos los datos del sistema,• Procesamiento de eventos (sin tiempo del ciclo) robusto para condiciones

de avalancha.• Comunicación rápida punto a punto entre equipos físicos

(Ethernet 100 Mbps sin colisiones)PACiS provee bibliotecas adicionales incorporadas de módulos de automatismo, incluyendo una gama completa de protecciones, recierre automático de alimentadores, regulación de tensión de transformadores en paralelos, etc.

Bahía, nivel de Tensión, Subestación o Sitio: PACiS ofrece soluciones escalables, aplicadas a las necesidades reales


Configuración

La definición de la configuración de un sistema es una herramienta esencial para el diseño inicial de las bases de datos, y también para la evolución del sistema a lo largo de su vida útil. Esto propone suministrar un conjunto consistente de referencias de información distribuidas dentro de los diferentes componentes del sistema.El Editor SCE de Configuración de Sistemas PACiS proporciona una vía extremadamente eficiente para crear una base de datos, gracias a su enfoque único, orientado al objeto: la utilización de bibliotecas con diferentes figuras que combinan datos eléctricos, secuencias de automatismo y representación gráfica, simplifica y asegura el diseño de la solución PACiS. La consistencia de datos con las herramientas de ingeniería de otros sistemas o equipos puede ser enriquecida aun más por la importación o exportación de ficheros SCL y XML. El empleo de la norma UCA2/CEI 61850 conduce, por naturaleza, al uso de referencias de datos jerárquicas y orientadas al proceso. Éste es un concepto clave para la reducción de costos de ingeniería en general y para el éxito de la interoperabilidad.PACiS SCE incluye herramientas avanzadas que ayudan a los usuarios finales en tareas, tales como la comparación de versiones de bases de datos, editor de topología, filtrado de datos especializados para los no especialistas.

Administración

PACiS proporciona la herramienta (Herramienta de Gestión de Sistemas ‘SMT’ PACiS) para descargar de manera transparente las bases de datos a los equipos. Se pueden manejar hasta dos bases de datos por cada equipo (dependiendo del equipo), para minimizar las interrupciones en el servicio durante la extensión o modificación de un sistema.Se controla en forma dinámica la coherencia de las versiones de las bases de datos entre clientes y servidores al inicializar la conexión, para asegurar un comportamiento coherente del sistema distribuido.PACiS provee herramientas para visualizar en forma sintética las versiones del software y la base de datos del componente, el resultado del autocontrol del hardware correspondiente y el estado de su software. Es accesible localmente o a distancia y facilita de gran manera el mantenimiento del sistema. También se incluyen herramientas de simulación. Se pueden simular los clientes y servidores UCA2/ CEI 61850, completamente interconectados con las herramientas de configuración del sistema.Estas herramientas se utilizan cuando los equipos están ya parcialmente instalados en sitio.


ARQUITECTURA A ESCALAEstructura unificada

PACiS ofrece una arquitectura unificada para construir soluciones múltiples especialmente adaptadas a las necesidades reales de la aplicación. Permite el mejoramiento progresivo del diseño del sistema de acuerdo a los nuevos requerimientos del usuario en términos de funciones, tamaño, rendimientos, etc.Se utiliza una única herramienta de ingeniería para el enlace lógico de los diferentes componentes de hardware y software, tanto si el sistema es centralizado físicamente (tal como en las prácticas convencionales de RTU) o completamente distribuido (dentro de unasubestación o entre subestaciones).

Redes de comunicación

Las comunicaciones físicas entre componentes están basadas en dos familias de tecnologías principales, para hacer frente a las diferentes necesidades de rendimiento de la aplicación, la reutilización de equipos existentes y la integración de equipos de terceros.La comunicación maestro-esclavo es la tecnología heredada. Está generalmente basada en líneas de baja velocidad, enlazando a una subestación con un centro de control a distancia, o a un relevador de protección con la computadora de una subestación. PACiS respalda varios protocolos para interconectar equipos existentes y estar completamente integrado dentro de un esquema de control remoto.La tecnología de comunicación más avanzada, está basada en enlaces cliente-servidor y punto a punto. Se apoya en rápidas redes Ethernet y ofrece nuevas perspectivas en términos de funciones distribuidas, rendimientos y flexibilidad. Permite esquemas de automatización innovadores y la adición flexible de clientes con nuevas aplicaciones.

Protocolos Antiguos

Las comunicaciones con equipos ya instalados o viejos dentro de una subestación se pueden realizarsencillamente utilizando los protocolos DNP3, MODBUS o CEI 60870-5-103.Fundamentalmente se utiliza para transferir datos de tiempo real tales como estado, medidas o control. Cuando se usan equipos MiCOM se puede emplear el mismo enlace para recuperar en forma transparente ajustes de registros de perturbografía.

Las comunicaciones con centros de control remotos están utilizando cada vez más DNP3, CEI 60870-5-101 o CEI 60870-5-104. PACiS además respalda una serie completa de protocolos de vieja generación tales comoGI 74, WISP, HNZ.

Tecnología Ethernet

PACiS se apoya en infraestructuras de comunicación Ethernet estándar. Es preferible el Ethernet conmutado ya que elimina las colisiones en la red.El tiempo probable de estado latente de la red misma viene a ser despreciable con respecto al tiempo de respuesta de los equipos. Lo determinante del sistema depende por lo tanto, principalmente, de la selección de los equipos.Los conmutadores Ethernet de la gama MiCOM H son dispositivos específicos, con la solidez apta para el ambiente de la subestación, o también pueden estar totalmente integrados (en forma de tarjeta) dentro de los equipos MiCOM para una mejor compactación. Permiten varias topologías - anillo, estrella o su mezcla - con una posible vía de comunicación redundante para incrementar la disponibilidad.En cuanto a protocolos, PACiS actualmente respalda UCA2, mientras que los desarrollos CEI 61850 continúan de acuerdo al perfeccionamiento de los estándares. UCA2/CEI 61850 se beneficia de una rica implantación para recibir todas las ventajas de esta tecnología y maximizar las capacidades deinteroperabilidad. También se proveen facilidades para ajuste de protocolos legados (por ejemplo).

Disponibilidad del sistema

La disponibilidad del sistema resulta de la combinación de la elección de arquitectura y de las capacidades del software del sistema.PACiS permite una variedad de redundancias, que van desde la redundancia de la fuente de alimentación con conmutación a la completa redundancia de cada componente, incluyendo también la redundancia de labase de datos de configuración.PACiS puede estar formado de unos pocos equipos integrados o tener funciones repartidas en varios de ellos. Ello implica un equilibrio entre disponibilidad funcional, costo y compactibilidad.

PACiS ofrece soluciones óptimas para nuevos sitios o esquemas de reemplazos o remodelación basadas en arquitecturas centralizadas, distribuidas o mixtas


Además de los autocontroles provistos por cadaequipo, PACiS propone una variedad de modos de prueba del sistema tales como gestión demantenimiento del equipo, o manejo de datos, para incrementar aun más la disponibilidad general.

Extensión del sistema

La solución PACiS puede estar contenida dentro de un panel estándar único, o puede estar distribuida a través de cientos de kilómetros, según sea la aplicación.La arquitectura de PACiS está estructurada en una serie de niveles jerárquicos. Cada nivel mantiene un rendimiento dado en cuanto a tiempo de transmisión, automatización y seguridad, independientemente de losdemás niveles. Esto asegura una extensión coherente y segura del sistema.

Arquitectura base

La arquitectura básica de PACiS interconecta una ‘RTU’ (Unidad Terminal Remota) o una computadora (‘PC’) con una serie de ‘IEDs’ (Dispositivos Electrónicos Inteligentes) tales como relevadores de protección o centros de medida a través de protocolos de comunicación.La arquitectura maestro-esclavo se emplea típicamente dentro de una subestación de distribución simple, una estación generadora de energía eólica o una bahía de una subestación de transmisión.

Arquitectura total

La arquitectura total comprende una red Ethernet que enlaza componentes desde la arquitectura base, la Interfaz Operador (‘OI’) y los ‘IEDs’.La red Ethernet puede ser local en una subestación, caso típico de una aplicación de transmisión, o puede interconectar sitios dispersos tal como se encuentra en aplicaciones industriales o de infraestructura.Los intercambios de comunicación cliente-servidor evitan cualquier punto central entre el control local y el remoto (como en la arquitectura base) y facilitan la redundancia cliente y/o servidor.El alto rendimiento de Ethernet suprime los embotellamientos en la transmisión que se dan con los protocolos legados. Esto permite también utilizar los mismos enlaces físicos para la superposición de unaaplicación adicional, por ejemplo un acceso remoto de una herramientas de ingeniería de un IEDs para un mejor mantenimiento.

IED

DNP3CEI 60870-5-101/104

UCA2 / CEI 61850

DNP3CEI 60870-5-103/101

MODBUS

RTU

IED IED

DNP3

CEI 60870-5-101/104UCA2 / CEI 61850

DNP3CEI 60870-5-103/101

MODBUS

IEDRTU

IED

OI

IED

IED

RTU

Arquitectura Base Arquitectura Complète

Aplicaciones Típicas• Subestación distribuida• Planta generadora de energía

eólica• Bahía de transmisiónn

Aplicaciones Típicas• Subestación distribuida• Industrial y de infraestructura• Transmisión y Distribución

de energíaOPC

Ethernet Rápida UCA2/CEI 61850 de 100 Mbps


Facilidades de migración

La arquitectura completa es una manera típica deconvertir progresivamente una instalación existente a las nuevas tecnologías.El sistema existente o antiguo se transforma en un esclavo de un convertidor UCA2/CEI 61850 y entonces se conectan nuevos equipos a esta red.

COMPONENTES DE PACiSDispositivos Electrónicos Inteligentes (“IEDs”).

Una solución PACiS típica, generalmente integra varios ‘IEDs’ (Dispositivos Electrónicos Inteligentes), tal como dispositivos de protección, centros de medida, controladores de bahía, etc., que se comunican con el resto del sistema a través de uno o más protocolos.PACiS está diseñado para el acoplamiento óptimo con la gama MiCOM de IEDs.

Gama MiCOM

PACiS está totalmente abierto para la integración de equipos de terceros, para adecuar equipos existentes en el campo, considerar las preferencias del usuario, etc. Se realizan pruebas estrictas para validar exactamente los límites de la interoperabilidad funcional: recuperación de estado y medidas, capacidades de control, recuperación de registros de oscilografía, ajuste a distancia, transferencia a distancia de bases de datos.

PACiS se beneficia de los modernos dispositivos electrónicos inteligentes y permite un alto nivel de estandarización


Equipos de Comunicación

PACiS ofrece equipos de comunicación adecuados al ambiente de la subestación. Esto incluye:

• Convertidores de protocolo enlazan IEDs antiguos o centros de control maestros. Los cuales pueden eventualmente integrarse dentro de IEDs modernos (caso típico de un controlador de bahía) o en la PC del Interfaz Operador.

• Los robustos conmutadores de Ethernet de la gama MiCOM H integrados opcionalmente en los Ordenadores MiCOM, son energizados por CC o por CA y son totalmente resistentes a las restricciones electromagnéticas. Están disponibles modelos escalables en cuanto a redundancia, medio físico y rendimiento.

Permiten el diseño de una topología en estrella, en bucle o una topología mixta, de acuerdo con las restricciones de los trabajos civiles del sitio.PACiS también puede integrar componentesadicionales tales como módem, receptor GPS, fibra óptica.

Interfaz Gráfica de Usuario

La solución PACiS tiene integrada una Interfaz Gráfica de Usuario de avanzada tecnología.Esto proporciona el acceso y archivo eficaz y seguro de la información, adaptados especialmente al ambiente de la subestación y a los requerimientos específicos delusuario final.Los módulos principales incluyen:• Visualización de tiempo real: diagramas

unifilares, estado de los componentes del sistema, alarmas, secuencia de eventos.

• Ventanas específicas de control: secuencias seleccionar antes de operar, representación de condiciones de enclavamiento, permiso de verificación de sincronización.

Archivos y Reportes

Se pueden agregar más módulos a la misma PC: herramientas de análisis (por ejemplo visualizador de análisis de oscilografía), herramientas de ajuste del IED (acceso a IEDs MiCOM), herramientas de ingeniería(ver la siguiente sección).

Herramientas de ingeniería del sistema

Tres familias de herramientas de ingeniería hacen de PACiS una solución verdaderamente robusta orientada al sistema, en comparación con una simple colección de cajas.El Editor de Configuración de Sistemas SCE PACiS permite el diseño de las bases de datos que proveen la solución para el cliente Se asegura la completa coherencia de direcciones de información entre los módulos de la aplicación ubicados en uno o más equipos: por ejemplo, el estado de un interruptor usado en un automatismo, las aplicaciones gráficas y de cableado serán referenciadas sólo una vez.Esto se logra gracias a un poderoso enfoque orientado al objeto, equiparando las reglas del ambiente de la subestación con las facilidades estándar de importación/exportación.La Herramienta de Gestión del Sistema PACiS ‘SMT’ se utiliza para descargar las bases de datos de configuración a los distintos equipos y verificar la coherencia de sus versiones. Esto es especialmenteimportante en un sistema distribuido ya que se supone que las bases de datos cambien varias veces durante la vida útil del sistema y cualquier inconsistencia puede acarrear problemas colaterales.El Simulador de Equipo PACiS ‘ES’ reproduce un equipo o grupo de equipos faltantes o existentes para probar cualquier acción del usuario o procedimiento de automatización antes de su funcionamiento en sitio.

Ingeniería Escalable• PACiS está diseñado para permitir la ingeniería local a través de toda la vida

del sistema. La especificación, la configuración de bases de datos, el diseño de paneles, las pruebas, la capacitación y el mantenimiento son realizados por T&D (Transmisión y Distribución), el cliente final o un socio de T&D. La solución óptima es definida sobre una base de proyecto, generalmente mezclando las tres clases de destrezas.

• Previo al proyecto los especialistas de T&D pueden proporcionar asistencia para hacer el mejor uso de las tecnologías modernas, por ejemplo ayudar al

• usuario final a optimizar las características de automatización distribuida de las nuevas soluciones PACiS.

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Schneider Electric35, rue Joseph Monier CS 30323 92506 Rueil-Malmaison Cedex, France Tel: +33 (0) 1 41 29 70 00

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PACiSSolución de control digital

04-2011

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Ejemplos de proyectos • Bahías estándar para la red de transporte: Cada bahía está formada

por una serie de paneles que contienen todas las protecciones,equipos de medida y de control, y la misma ofrece una interfazUCA2/CEI 61850.

• Sistema integrado de protección y control interconectando bahíasa través de un anillo óptico Ethernet redundante de 10/100 Mbpspara la red de transporte.

• RTU conectada a protecciones para subestaciones de distribución.• Sistema compacto con ingeniería previa para una estación

generadora de energía eólica típica.• Automatización e interconexiones de todas las subestaciones

relacionadas a una línea de ferrocarril.

Esquemas estándar

Los componentes se ensamblan dentro de uno o más paneles de acuerdo con un arreglo electrotécnico dado, por ejemplo todos los IEDs necesarios para la protección y control local de un transformador o de un alimentador de extrema alta tensión (‘EHV’). Los conectores, llaves de seguridad, facilidades de prueba y la organización interna de los IEDs se definen según las prácticas del usuario.La combinación de IEDs modernos, multifuncionales y altamente programables, junto con las rápidas instalaciones de comunicación de punto a punto, facilitan extraordinariamente la capacidad de producir una “bahía estándar”.Una bahía estándar es un producto hecho con unhardware estándar, bibliotecas de software y deingeniería (automatización, representaciones gráficas, interfaz cableada, composición de IEDs). La misma es personalizada según los requerimientos exactos a través de puras modificaciones de la base de datos. Este concepto es una manera de elevar el nivel deestandarización de cualquier instalación para limitar el esfuerzo de compra, reducir el plazo de entrega y mejorar el mantenimiento.

El principio de celda (o bahía) estándar se puede usar aun más como un paso entre un sistema de control total y un enfoque puramente de IEDs, por ejemplo como una inversión moderada durante reemplazos oremodelación parcial de una instalación existente:La celda estándar está equipada con una interfaz UCA2/CEI 61850, pero está aun conectada a la RTU con una interfaz paralela.• El enlace Ethernet se pone en servicio y se utiliza para el mantenimiento

remoto.• La celda estándar además se vuelve parte de un sistema de control total.Se puede llevar a cabo el mismo enfoque en otras áreas:• A nivel de subestación, comúnmente para subestaciones de distribución

tipo H.• Para una automatización distribuida dentro de un sitio industrial o una

infraestructura grande, por ejemplo bote de carga o re-energización.

Cableado paralelo a la unidad terminal remota

Bahía estándar

Bahía estándar

Bahía estándar

Enlace Ethernet para el mantenimiento remoto, además del cableado paralelo

Enlace Ethernet como parte de un Sistema Completo

sistema pacis

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