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Especificar un SAS: qué debe pedir el pliego

Qué debe definir la especificación de un SAS: arquitectura, disponibilidad, protocolos, señales, ciberseguridad, pruebas FAT y SAT y archivos a entregar.

Por Shadai García, ingeniero electricista, fundador y CEO de Tiza Group. Revisado por el equipo de ingeniería de Tiza Group · .

centro de control104 / DNP3bus de estaciónHMIgatewayrelojestaciónbus de proceso21BCUbahíaMUIED de 52proceso52centro de controlestaciónbahíaprocesoGOOSEMMS104 / DNP3reposo: SV, PTP y reportes por cambiofalla: dispara por GOOSE en el bus de procesoel evento sube por MMS a la HMIy por 104 o DNP3 al centro de controlSV y PTP: tráfico continuo del bus de procesoNivelesSV · PTPProtecciónMMS · GOOSE104 / DNP3Centro© tizagrp.comcentro de control104 / DNP3bus de estaciónHMIgatewayrelojestaciónbus de proceso21BCUbahíaMUIED de 52proceso52centro de controlestaciónbahíaprocesoGOOSEMMS104 / DNP3reposo: SV, PTP y reportes por cambiofalla: dispara por GOOSE en el bus de procesoel evento sube por MMS a la HMIy por 104 o DNP3 al centro de controlSV y PTP: tráfico continuo del bus de procesoNivelesSV · PTPProtecciónMMS · GOOSE104 / DNP3Centro© tizagrp.com
Arquitectura de comunicaciones de la subestación: niveles, buses y protocolos. Ubicación en el sistema, principio de funcionamiento e IEC 61850. Ilustrativo: los valores reales salen de la placa y del manual del fabricante.
Respuesta corta

Una buena especificación de un sistema de automatización de subestaciones (SAS) define funciones y resultados, no marcas: arquitectura y niveles, disponibilidad y redundancia, protocolos dentro de la subestación y hacia el centro de control, lista de señales, sincronización de tiempo, ciberseguridad, pruebas FAT y SAT, documentación y archivos de configuración que se entregan. Lo que el pliego no pide, el proveedor no lo incluye.

Por qué la especificación decide el resultado

En un proyecto de automatización, la mayoría de los problemas de la puesta en servicio se originan en la especificación: señales que nadie pidió, redundancias no previstas, pruebas que no estaban en el alcance, archivos de configuración que el contratista no tiene obligación de entregar. Lo que el pliego no pide, el proveedor no lo cotiza; y lo que no se cotiza, se discute en obra. En una subestación existente, el pliego de una modernización del SAS agrega el levantamiento de lo instalado y la convivencia con el sistema antiguo.

CIGRE dedicó a este tema su folleto técnico 329, Guidelines for specification and evaluation of substation automation systems, con el propósito de ayudar a preparar especificaciones de sistemas de automatización de subestaciones y a comparar las ofertas. Esta guía resume qué debe cubrir un pliego, a nivel general; el texto definitivo depende de cada proyecto y del operador de red.

Qué debe definir el pliego

TemaQué definirError típico si falta
Alcance y fronterasQué bahías, qué equipos, dónde termina el SAS y empieza el SCADA o el DCSSeñales que quedan «entre dos contratos»
ArquitecturaNiveles de proceso, bahía y estación; bus de estación y, si aplica, bus de procesoOfertas que no son comparables
FuncionesProtección, control, enclavamientos, secuencias, registro, medida, por bahíaFunciones implícitas que nadie incluyó
Disponibilidad y redundanciaQué falla simple debe tolerar el sistema: red, gateway, HMI, relojUn único punto de falla que deja ciego al centro de control
ProtocolosIEC 61850 dentro de la subestación, edición exigida; protocolo y perfil hacia cada centro de controlGateways no previstos, ediciones incompatibles
SeñalesLista de señales o, al menos, la plantilla por tipo de bahíaListas incompletas que crecen en obra
TiempoFuente de tiempo, protocolo de sincronización y precisión requeridaSecuencias de eventos desordenadas
CiberseguridadRequisitos de acceso, segmentación, registro, actualización y endurecimientoEquipos instalados sin posibilidad de cumplir la política del dueño
Ambiente y compatibilidadRequisitos de IEC 61850-3 o IEEE 1613 para equipos de red y de estaciónSwitches o computadores de oficina en la subestación
PruebasContenido del FAT, del SAT y de las pruebas punto a punto, y quién las presenciaPruebas que se reducen en obra por falta de tiempo
Documentación y archivosQué se entrega, en qué formato y con qué versiónEl dueño no puede ampliar el sistema sin el proveedor original
Capacitación y soportePara operación y para ingeniería, y el período de garantíaDependencia total del contratista

Arquitectura, redundancia y red

La especificación fija los niveles y qué falla debe tolerar cada uno. No basta con escribir «sistema redundante»: hay que decir qué ocurre si cae un switch, un gateway, la HMI o el reloj, y en qué tiempo se recupera la comunicación. Para la red de la subestación, eso se traduce en la topología, el protocolo de redundancia (por ejemplo PRP o HSR) y la separación del tráfico. La base técnica está en red de comunicaciones de subestación.

Protocolos e ingeniería

Para IEC 61850 conviene pedir:

  • la edición exigida y cómo se tratará la convivencia con equipos de otra edición, según IEC 61850 edición 1, 2 y 2.1;
  • certificados de conformidad de los IED según IEC 61850-10 y sus documentos de conformidad;
  • el uso de GOOSE para enclavamientos o disparos, si se desea;
  • el SCD como entregable, junto con la herramienta de ingeniería y quién tendrá su licencia.

Hacia el centro de control, el protocolo y su perfil (tipos de dato, eventos, sincronización, redundancia de enlaces) los fija normalmente el operador de red. La especificación los transcribe y define quién hace el mapeo en el gateway.

Ciberseguridad

La especificación debe pedir requisitos verificables, no declaraciones: autenticación individual de usuarios, roles, registro de eventos de seguridad, puertos y servicios deshabilitados, segmentación entre la red de la subestación y el exterior, y la forma de aplicar actualizaciones. IEC 62443 da el marco para el sistema y los componentes, e IEC 62351 para los protocolos. Lo desarrollamos en IEC 62443 en subestaciones.

Pruebas FAT y SAT

El pliego define el contenido de las pruebas y su criterio de aceptación:

Etapas de prueba que conviene especificar
  1. 01Pruebas de tipo y de rutinaCertificados de cada equipo según su norma
  2. 02FAT del sistemaSistema integrado en fábrica: funciones, comunicaciones, HMI, gateway y redundancias
  3. 03SATSistema instalado, con su cableado y su red definitiva
  4. 04Pruebas punto a puntoCada señal desde el patio hasta la HMI y el centro de control
  5. 05Comisionamiento y energizaciónPruebas con carga y verificación final antes de la operación

Cada etapa debe tener un protocolo aprobado antes de empezar, con criterios de aceptación y con la lista de quién firma. Las normas aplicables (IEC 61850-4, IEC 62381 como modelo, CIGRE TB 637) están en normas para puesta en servicio, FAT y SAT, y el proceso en sitio, en comisionamiento de subestaciones.

Documentación y archivos que se entregan

Pida explícitamente:

  • el SCD final y los archivos de cada IED;
  • ajustes y lógicas de relés y controladores, en el formato nativo y en un formato legible;
  • configuración del gateway, de la HMI y de la red;
  • la lista de señales definitiva;
  • planos actualizados «como construido»;
  • protocolos de pruebas firmados.

Y defina quién mantiene esa información después: la gestión de configuración de IED y SCD evita que el sistema se desactualice con el primer cambio.

Cómo evaluar las ofertas

Una tabla de cumplimiento punto por punto, con cada requisito del pliego y la respuesta del oferente, permite comparar ofertas de forma objetiva. Conviene pedir además la arquitectura propuesta en un diagrama, la lista de equipos con sus certificados y la experiencia en integraciones similares.

Le ayudamos a especificar y a ejecutar

En Tiza Group configuramos y probamos sistemas de automatización en subestaciones de media, alta y extra alta tensión y en industria, y conocemos de primera mano lo que falla cuando la especificación se queda corta. Para la ingeniería secundaria y la especificación, vea ingeniería secundaria; para la integración en sitio, configuración de control, protecciones y comunicaciones.

Guías relacionadas

Referencias

  • CIGRE, Technical Brochure 329, Guidelines for specification and evaluation of substation automation systems, WG B5.18, 2007.
  • CIGRE, Technical Brochure 637, Acceptance, commissioning and field testing techniques for protection and automation systems, 2015.
  • IEC 61850-3, -4, -6 y -10.
  • IEC 62443, seguridad de sistemas de automatización y control industrial.
  • IEC 62351, seguridad de las comunicaciones en sistemas de potencia.
  • IEEE 1613, requisitos ambientales y de pruebas para equipos de comunicación en subestaciones.

Preguntas frecuentes

¿La especificación debe nombrar marcas de relés?

En general no conviene: se especifican funciones, normas y requisitos de desempeño. Hay excepciones razonables, como exigir compatibilidad con la marca ya instalada en una ampliación o con el estándar del operador de red, y en ese caso se justifica en el pliego.

¿Qué norma rige la especificación de un SAS?

No hay una norma única. IEC 61850 cubre la comunicación y su parte 4 la gestión del proyecto; CIGRE publicó una guía de especificación y evaluación de SAS (TB 329); y cada operador de red suele tener su propia especificación técnica, que prevalece cuando aplica.

¿Qué archivos deben entregarse al final del proyecto?

Como mínimo, el SCD final y los archivos de cada IED, los ajustes y lógicas de relés y controladores, la configuración del gateway y de la HMI, la configuración de la red, la lista de señales definitiva y los protocolos de pruebas firmados. Todo en versiones coherentes con lo instalado.

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