Comunicaciones de una planta solar: anillo, SCADA y PPC

Para qué sirve la red de una planta solar

Una planta solar de escala comercial o de servicio público reparte su equipo en un área grande: miles de módulos, decenas o cientos de inversores, varias estaciones de transformación y una subestación elevadora o colectora. La red de comunicaciones tiene cuatro tareas:

• Supervisar cada inversor, cada estación y la subestación desde un SCADA de planta.
• Controlar la potencia activa y reactiva de toda la planta con el controlador de planta (PPC), en lazo cerrado con la medición del punto de conexión.
• Informar al centro de control del operador de red o del CND las señales que exige la regulación.
• Registrar eventos con una hora común para poder analizar cualquier disparo.

Nivel de campo: inversores y estación

En cada estación de transformación hay un concentrador de datos (datalogger, smart logger o controlador de estación) que reúne a los inversores de su bloque, las señales del transformador, de la celda de media tensión y de los servicios auxiliares, y las sube a la red de la planta. Qué señales abren la celda se ordena en disparos de una estación solar.

• Inversores. Hablan con el concentrador por Modbus RTU sobre RS-485, por Modbus TCP o por comunicación sobre la línea de potencia, según el fabricante. Huawei, por ejemplo, declara para su SmartLogger3000B un puerto MBUS compatible con comunicación por la línea, dos puertos ópticos SFP y la gestión de hasta 150 inversores.
• Armario de la estación. Algunos fabricantes lo entregan integrado. La ficha de Huawei SmartACU2000D describe un armario con un SmartLogger3000B, módulos MBUS y un switch con 4 puertos SFP y 8 puertos de 100/1000 Mbps.
• Celda y transformador. El relé de la celda, la temperatura y las protecciones propias del transformador, y la posición de los aparatos de maniobra, llegan al concentrador por contactos o por un protocolo serie o Ethernet.

Las fichas de los inversores y de sus concentradores están en las guías de Huawei SUN2000 y SmartLogger, Sungrow, SMA, Ingeteam y Power Electronics.

Red de planta: el anillo de fibra

Las estaciones se unen con fibra óptica, casi siempre monomodo por las distancias. La fibra no lleva corriente entre mallas de tierra distintas y no capta interferencia de los cables de potencia que corren en la misma zanja. La elección entre tipos de fibra está en la guía de fibra monomodo o multimodo en subestaciones.

La topología habitual es un anillo por circuito colector o por grupo de estaciones, con un switch administrable en cada una. Un protocolo de redundancia mantiene un enlace bloqueado y lo habilita si se corta otro tramo:

• RSTP, nacido como IEEE 802.1w e incorporado hoy en IEEE 802.1Q, es el más común.
• MRP, IEC 62439-2, da un comportamiento determinista en anillos.

Durante la reconfiguración se pierden tramas, por lo que el tiempo crece con el número de switches del anillo. Para la supervisión y el control de planta suele bastar; si se llevan disparos por GOOSE entre equipos de protección, se evalúa PRP o HSR, que no tienen tiempo de recuperación. El detalle está en RSTP y redundancia Ethernet.

Sala de control: SCADA, PPC, frontera y punto de conexión

• SCADA de planta. Servidores y estaciones de operación que muestran el estado de toda la planta, guardan históricos y ejecutan los mandos. La diferencia entre SCADA, sistema de automatización de subestación y HMI está en la guía de SCADA, SAS, DCS y HMI.
• Controlador de planta (PPC). Lee tensión, corriente y potencia en el punto de conexión y reparte consignas de activa y reactiva a los inversores, por lo general a través de los concentradores. Su función y sus modos están en PPC de planta solar. Por sus tiempos de respuesta, conviene que su camino hacia los inversores sea corto y sin cuellos de botella.
• Medidor de frontera. Mide la energía para la liquidación comercial y tiene requisitos propios de exactitud y de lectura remota.- Protecciones y control de la subestación. Relés del punto de conexión y controladores de bahía, a menudo con IEC 61850, integrados al SCADA y al gateway. Para los recursos distribuidos existe un modelo IEC 61850 propio, IEC 61850-7-420.
• Gateway. Concentra las señales que se envían al centro de control y recibe sus consignas, por IEC 60870-5-104, DNP3 o el protocolo que acepte el centro de control. Vea gateway y enlaces redundantes al centro de control.

En Colombia, las señales, el periodo de actualización de 4 segundos o menos y la exactitud de la estampa de tiempo de ±200 ms que exige la CREG 060 de 2019 están en supervisión SCADA y PMU para plantas renovables. La estación meteorológica de la planta también entra a esta red, porque la regulación pide reportar irradiancia y temperaturas.

Hora común

Un evento solo se puede reconstruir si todos los equipos tienen la misma hora. La planta toma la hora de un reloj GNSS y la reparte por NTP o SNTP a los concentradores, al SCADA y a los inversores, y por IRIG-B o PTP a los relés que lo necesiten. La pérdida de la referencia GNSS debe dar alarma.

Ciberseguridad

Una planta solar es un activo del sistema eléctrico conectado a redes externas: el centro de control, el fabricante del inversor, el monitoreo del propietario. En Colombia, los agentes del SIN siguen la Guía de Ciberseguridad del CNO, cuya versión vigente es la del Acuerdo 1960 de 2025. En el diseño, la referencia técnica es la serie IEC 62443, con zonas y conductos:

• red de control (inversores, estaciones, PPC, protecciones) separada de la de vigilancia por cámaras y de la de oficina;
• un firewall industrial en cada salida, con reglas explícitas;
• acceso remoto de fabricantes y mantenimiento por un punto único, autenticado y registrado;
• gestión de usuarios y contraseñas en inversores, switches y relés, que no deben quedar con las de fábrica.

Errores típicos

• Anillos sin switch administrable o con la redundancia mal configurada, que forman bucles y tumban la red.
• PPC detrás de varios saltos lentos, que responde tarde a las consignas.
• Inversores y celdas sin hora común, que impiden ordenar los eventos de un disparo.
• Red de cámaras y red de control en la misma red plana.
• Mapas de señales al centro de control con nombres que no corresponden a la nomenclatura pedida.

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Referencias

• IEEE 802.1Q, Bridges and Bridged Networks (incluye RSTP, antes IEEE 802.1w).
• IEC 62439-2, Industrial communication networks – High availability automation networks – Media Redundancy Protocol (MRP).
• IEC 61850-7-420, Communication networks and systems for power utility automation – Basic communication structure – Distributed energy resources and distribution automation logical nodes.
• IEC 60870-5-104, Telecontrol equipment and systems – Network access for IEC 60870-5-101 using standard transport profiles.
• Serie IEC 62443, Security for industrial automation and control systems.
• CREG, Resolución 060 de 2019. Consejo Nacional de Operación, Acuerdo 1960 de 2025, Guía de Ciberseguridad.
• Huawei, fichas técnicas del SmartLogger3000B y del SmartACU2000D.

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