Un data set de IEC 61850 es una lista ordenada de referencias a datos o atributos de un servidor. Cliente y servidor conocen la lista, así que por la red solo viajan su nombre y los valores. Los bloques de reporte, registro, GOOSE y valores muestreados lo usan para saber qué enviar. Puede venir configurado de fábrica, crearse de forma persistente o existir solo mientras dure la conexión de un cliente.
Qué es un data set y para qué sirve
Respuesta corta. Un data set es una lista ordenada de referencias a datos de un equipo. Sirve para agrupar lo que un mecanismo de comunicación va a enviar, de modo que por la red viajen solo el nombre de la lista y los valores actuales.
La parte 7-2 de IEC 61850 lo define como un conjunto ordenado de referencias a datos o a atributos de datos, los miembros, organizado como una sola colección para comodidad del cliente. La condición clave es que el orden y los miembros sean conocidos por el cliente y por el servidor. Con esa condición, cada mensaje no necesita repetir nombres: lleva la identificación del conjunto y los valores en el orden acordado. La norma lo presenta como un uso más eficiente del ancho de banda.
Un conjunto no contiene datos, contiene referencias. Cada miembro apunta a un dato con su restricción funcional (FCD) o a un atributo de ese dato con su restricción funcional (FCDA). Los miembros pueden pertenecer a nodos lógicos distintos y un mismo dato puede aparecer en varios conjuntos. Por ejemplo, la posición de un interruptor puede estar al mismo tiempo en el conjunto que va al SCADA por reporte y en el que otra bahía recibe por GOOSE. Sobre restricciones funcionales, vea la visión general de IEC 61850.
Quién usa los data sets
Los conjuntos son la pieza común de los modelos que mueven información por evento o de forma cíclica:
| Mecanismo | Qué hace con el conjunto |
|---|---|
| Reportes con y sin memoria | El bloque de control vigila los miembros y reporta los que cambiaron o todos, según el disparador |
| Registro (log) | Guarda en la bitácora del equipo los valores de los miembros cuando se cumplen las condiciones |
| GOOSE | Publica los valores de los miembros por multidifusión, con repetición |
| Valores muestreados | El bloque de control publica en cada mensaje los valores definidos por el conjunto |
| Lectura y escritura directa | Un cliente lee o escribe todos los miembros con una sola petición |
Los detalles de cada mecanismo están en IEC 61850 MMS, IEC 61850 GOOSE y valores muestreados. Lo importante aquí es que el contenido del mensaje lo decide el conjunto, no el bloque de control. Cambiar qué señales llegan al SCADA o a otra bahía es, casi siempre, cambiar un conjunto.
Tres clases de conjunto según cómo nacen
La norma distingue cómo existe cada instancia y de eso depende quién la ve y cuánto dura:
- Configurado. Viene definido en el equipo desde su ingeniería. Lo ven los clientes de cualquier conexión y no se puede borrar.
- Persistente. Lo crea un cliente con el servicio de creación y se nombra con la ruta del dispositivo lógico, el nodo lógico y el nombre del conjunto. Lo ven los clientes de cualquier conexión y no se borra cuando la conexión que lo creó termina. Se puede eliminar solo si ningún bloque de control habilitado lo referencia.
- No persistente. Se identifica con un nombre que empieza por «@». Solo lo ve el cliente que lo creó y se elimina de forma automática cuando esa conexión se libera o se cae. La norma limita su uso a los reportes sin memoria y a los bloques de valores muestreados con envío unicast.
- Cliente crea el conjunto. Con la lista de referencias a datos y atributos
- ¿Persistente o no persistente?. La ruta con dispositivo y nodo lógico, o el nombre con «@»
- Persistente. Visible para todos los clientes; sobrevive a la conexión que lo creó
- No persistente. Visible solo para su creador; se elimina al cerrarse la conexión
- Eliminación. Solo si ningún bloque de control habilitado lo usa
Servicios para leer, escribir y consultar
Los servicios del modelo son pocos y todos operan sobre la lista, no sobre un dato suelto:
| Servicio | Qué hace |
|---|---|
| Leer valores del conjunto | Devuelve el valor de cada miembro, o la razón del error de acceso de ese miembro |
| Escribir valores del conjunto | Escribe todos los miembros y devuelve un resultado por cada uno, en el orden del conjunto |
| Crear conjunto | Lo crea con una lista de referencias; falla si algún miembro no está disponible para ese cliente |
| Eliminar conjunto | Lo borra si el cliente tiene acceso |
| Consultar directorio | Devuelve la lista de referencias de los miembros |
Para los datos con estructura, la lectura devuelve los valores de todos los atributos de todos los niveles. Las respuestas dependen de la vista del cliente: solo se consideran los datos que le son visibles. Por eso un servicio puede funcionar con una herramienta de ingeniería y fallar con otro cliente de la misma red.
Cómo se lleva a MMS
La parte 8-1 asigna cada elemento a un equivalente de MMS. El conjunto se convierte en una lista de variables con nombre (NamedVariableList) y los servicios se asocian a la lectura, la escritura, la definición y el borrado de esas listas y a la consulta de sus atributos. Los conjuntos persistentes quedan con alcance de todo el servidor o de un dominio, y los no persistentes con alcance de la asociación. Para observar ese tráfico en la red, vea el análisis de tráfico IEC 61850 con Wireshark. Para comprobar el tráfico en la red, Wireshark IEC 61850 reúne los filtros de captura y de visualización para GOOSE, SV y MMS.
Los cambios y el número de revisión
Los reportes con memoria y GOOSE llevan una cuenta de revisión de configuración (ConfRev). En ambos casos la cuenta aumenta cuando se elimina un miembro del conjunto o cuando se reordena. En GOOSE también cuenta que cambie la referencia del conjunto. El valor 0 está reservado y un reinicio del equipo no lo debe reiniciar. Los cambios que la norma considera para este contador son los que se hacen por medios locales, como la configuración del sistema.
Otra regla afecta la operación: cambiar el conjunto asociado a un bloque de reporte con memoria tiene el mismo efecto que pedir el vaciado de su buffer, así que los eventos pendientes se descartan. En GOOSE, cada miembro tiene un número único desde 1 que la norma llama MemberOffset; además, si el conjunto supera el máximo de valores o de tamaño que permita el mapeo, el equipo marca que el bloque requiere más configuración. Cómo envía ICCP sus datos con transfer sets y reporte por excepción se detalla en ICCP: eventos por excepción y transfer sets.
La propia norma advierte que una reconfiguración local de los miembros de un conjunto puede causar operaciones indebidas y que el sistema debe tomar medidas para evitar cambios no intencionales. Esas medidas, como el control de acceso, quedan fuera de su alcance.
Qué significa en la práctica
- Al diseñar. Se definen los conjuntos por propósito y por destino: uno para lo que va al SCADA, otro para cada intercambio GOOSE. Mezclar propósitos hace que un cambio para un destino afecte a otro.
- Al integrar. El conjunto se describe en el archivo de configuración del sistema; vea archivos SCL y el visor SCL para revisarlo.
- Al diagnosticar. Si un reporte llega sin una señal o un GOOSE deja de ser aceptado tras una modificación, compare el orden y los miembros que esperan el emisor y el receptor, y la revisión de configuración de cada lado. Para un cliente que no recibe datos, vea IED que no comunica por IEC 61850 MMS.
- Al probar. Cada señal debe seguirse hasta el destino con su calidad y su sello de tiempo; vea pruebas punto a punto de señales.
Conjuntos de datos y configuración IEC 61850 con Tiza Group
¿Necesita revisar qué señales entrega cada equipo, o rehacer los reportes y los GOOSE de una subestación? En Tiza Group hacemos la ingeniería IEC 61850 de su proyecto y, si el equipo lo permite, revisamos y ajustamos la configuración de forma remota con nuestra configuración remota de relés, en media, alta y extra alta tensión, en subestaciones e industria. El origen de estos servicios en UCA, creada en EPRI, se cuenta en UCA 2.0 y su relación con IEC 61850.
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Referencias
- IEC 61850-7-2 (edición 1, 2003): cláusula 11, modelo DATA-SET; cláusulas 14 y 15, bloques de reporte, registro y GOOSE.
- IEC 61850-8-1 (edición 1, 2004): cláusula 14, mapeo del modelo de data set a MMS.
- IEC 61850-6 (edición 1, 2004): elemento DataSet de SCL.
Preguntas frecuentes
¿Un data set contiene los datos o solo referencias a ellos?
Solo referencias. La norma aclara que el conjunto no contiene los datos: guarda la referencia con su restricción funcional a cada dato o atributo, y esos datos pueden pertenecer a nodos lógicos distintos. El valor se toma del dato real cada vez que se lee, se reporta o se publica.
¿Por qué cambia el número de revisión de configuración (ConfRev) de un GOOSE o de un reporte?
Porque cambió el conjunto de datos asociado: se quitó un miembro o se reordenaron. En el GOOSE también cuenta que se cambie la referencia al conjunto. El receptor compara ese número con el que espera para detectar que el emisor y él ya no hablan de la misma lista.
¿Puede un cliente crear sus propios data sets?
Si el servidor lo permite, el servicio de creación lo hace de dos formas: persistente, visible para todos los clientes, o no persistente, visible solo para quien lo creó y que desaparece al cerrarse su conexión. Los no persistentes solo pueden ser usados por reportes sin memoria y por valores muestreados con envío unicast. Los configurados en el equipo no se pueden borrar.