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Herramientas de prueba IEC 61850: simuladores y analizadores

Herramientas para probar IEC 61850: cliente MMS, simulador de IED y GOOSE, analizador de red, validador SCL y equipo de inyección con GOOSE y SV.

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

publicadorsuscriptorTAPpuerto espejoanalizadortramas GOOSE capturadassqNum + 1stNum + 1ráfagahueco > TALstNum 4 · sqNum 7stNum 5 · sqNum 0stNum 5 · sqNum 5sin tramas: pérdidastNum 5 · sqNum 6el analizador ve lo que llega por ese puertoRedpublicadorswitchespejoanalizador© tizagrp.compublicadorsuscriptorTAPpuerto espejoanalizadortramas GOOSE capturadassqNum + 1stNum + 1ráfagahueco > TALstNum 4 · sqNum 7stNum 5 · sqNum 0stNum 5 · sqNum 5sin tramas: pérdidastNum 5 · sqNum 6el analizador ve lo que llega por ese puertoRedpublicadorswitchespejoanalizador© tizagrp.com
Captura de tráfico IEC 61850: puerto espejo, TAP y lectura de stNum, sqNum y TAL. 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

Para probar un sistema IEC 61850 se combinan varios tipos de herramienta: un cliente MMS que navega el modelo de cada IED y recibe sus reportes, un simulador que publica GOOSE o imita un IED completo, un analizador de red que muestra lo que realmente viaja, un validador de archivos SCL y un equipo de inyección que publica y suscribe GOOSE y valores muestreados mientras prueba la protección.

Por qué hacen falta herramientas propias

En una subestación con cableado convencional, un multímetro y un equipo de inyección bastan para seguir una señal de un extremo al otro. En una subestación IEC 61850 la señal es un mensaje: no se mide con un multímetro, no se ve en una bornera y puede estar presente en la red pero ser descartada por el equipo que la recibe. Para probarla se necesitan herramientas que hablen el protocolo, lean la configuración del sistema y muestren lo que pasa en la red.

Lo que hay que observar depende del servicio: un GOOSE se comprueba de forma distinta a un reporte MMS, como se explica en GOOSE y MMS en IEC 61850. Ninguna herramienta lo hace todo. Las marcas que se nombran aquí son ejemplos; lo importante es el tipo de herramienta y lo que permite comprobar.

Los tipos de herramienta

TipoQué haceQué permite comprobarEjemplos
Cliente MMSSe conecta a un IED, recorre su modelo de datos, reserva reportes y envía mandosQue el IED expone los datos esperados, que los reportes llegan y que los mandos se aceptan o se rechazan correctamenteOMICRON IEDScout; cliente de 61850 Test Suite Pro de Triangle MicroWorks
Simulador de IED o de GOOSEPublica GOOSE o imita la comunicación completa de un IED a partir de su archivo SCLLa reacción del suscriptor sin tener el publicador real; integración de la HMI y el gateway antes de tener todos los equiposIEDScout; simulador de 61850 Test Suite Pro
Analizador de redCaptura y decodifica el tráficoSi el mensaje existe, con qué parámetros y con qué tiemposWireshark; analizadores propios de los fabricantes
Validador SCLRevisa la sintaxis y la coherencia de los archivosErrores en ICD, SCD o CID antes de cargarlosValidadores de las herramientas de ingeniería; visores SCL
Equipo de inyección con IEC 61850Inyecta corrientes y tensiones, suscribe el GOOSE de disparo, publica GOOSE y, en subestación digital, valores muestreadosTiempos de operación de la protección cuando las entradas o las salidas son mensajesEquipos de inyección de las principales marcas con opción IEC 61850
Supervisión de la red IEC 61850Compara de forma continua lo que circula con lo que el SCD dice que debería circularMensajes perdidos, configuraciones cambiadas, equipos que no publicanHerramientas de diagnóstico de los fabricantes, como ITT600 de Hitachi Energy

Cliente MMS

Es la herramienta más usada en la puesta en servicio del bus de estación. Permite ver el modelo de un IED tal como está cargado, sin depender de la HMI, y comparar con lo especificado. Con ella se reserva un bloque de reporte para comprobar qué eventos envía el equipo, se prueba un mando con selección previa y se lee la calidad de cada dato. También sirve para descargar registros de falla. El funcionamiento de MMS está en IEC 61850 MMS.

Una precaución: el cliente de prueba ocupa un bloque de reporte del IED. Si la HMI o el gateway necesitan ese mismo bloque, dejarán de recibir datos mientras la prueba siga conectada.

Simulador de GOOSE e IED

Un simulador lee el SCD y publica los mensajes de un IED que no está presente, o imita la respuesta MMS de un equipo completo. Es útil en tres situaciones: el FAT de una HMI o un gateway sin todos los IED, la prueba de un suscriptor sin su publicador y las ampliaciones, donde no se puede tocar la parte en servicio. El mensaje simulado debe llevar los mismos parámetros que el real; si no, el suscriptor lo descartará.

En la edición 2 de IEC 61850, los mensajes simulados se marcan con un bit propio y el suscriptor solo los acepta si está en modo simulación. Ese mecanismo, y el modo prueba de los IED, están en modo prueba y simulación IEC 61850.

Analizador de red

El analizador no interviene: solo muestra. Por eso es la referencia cuando dos equipos se contradicen. Una captura dice si el GOOSE existe, con qué VLAN, APPID, revisión de configuración y tiempo de vida, y si el stNum cambia cuando debe. En MMS muestra asociaciones, reportes y retransmisiones. Para capturar hace falta un puerto espejo del switch o un TAP, y conviene sincronizar el reloj del equipo que captura. Todo eso está en tráfico IEC 61850 en Wireshark.

Validador y visor SCL

Muchos problemas se pueden detectar antes de ir a campo, revisando el SCD: IED sin dirección, GOOSE sin suscriptores, suscripciones a datos que no existen, ediciones mezcladas. Ese archivo lo produce el configurador de sistema, y es el punto de partida cuando hay GOOSE entre relés de distintas marcas. Puede abrir un SCD y revisar sus IED, subredes, flujos GOOSE y SV con nuestro visor SCL IEC 61850, gratuito y sin instalación.

Equipo de inyección con IEC 61850

Cuando el relé dispara por GOOSE, como se describe en pruebas de protecciones con GOOSE, el equipo de inyección suscribe ese mensaje y lo trata como una entrada binaria: así mide el tiempo de operación igual que con un contacto. Cuando el relé espera GOOSE de otros equipos, el mismo equipo los publica. En una subestación digital, además, publica los valores muestreados que reemplazan a los secundarios de los CT y PT. La inyección secundaria sigue siendo la base; lo que cambia es por dónde entran y salen las señales.

Qué herramienta en cada etapa

Herramientas IEC 61850 por etapa del proyecto
  1. 01IngenieríaValidador y visor SCL sobre el SCD antes de cargarlo
  2. 02FATCliente MMS y simulador para la HMI y el gateway; equipo de inyección para la protección
  3. 03SAT y comisionamientoCliente MMS señal por señal, analizador de red y equipo de inyección con GOOSE
  4. 04OperaciónSupervisión de la red y analizador ante fallas de comunicación

Errores frecuentes al probar

  • Probar con un SCD distinto al cargado. La herramienta muestra lo que el archivo dice, no lo que el IED tiene.
  • Olvidar retirar la simulación. Un IED que queda en modo simulación o en modo prueba no se comporta como en servicio.
  • Capturar sin puerto espejo y concluir que el mensaje no existe.
  • Probar solo el caso normal. También deben probarse la pérdida del GOOSE, el mando rechazado y la caída del enlace.

Le ayudamos a probar su sistema IEC 61850

En Tiza Group probamos sistemas IEC 61850 en FAT, SAT y puesta en servicio, con equipos de inyección, clientes MMS y analizadores de red, en subestaciones e industria. Si el problema está en la configuración de un relé, la configuración remota de relés lo corrige a distancia. Para las pruebas del sistema completo, vea pruebas FAT y SAT.

Guías relacionadas

Referencias

  • IEC 61850-10, pruebas de conformidad.
  • IEC 61850-7-4, nodos lógicos LPHD y LLN0 (modo y simulación).
  • CIGRE, Technical Brochure 401, Functional Testing of IEC 61850 Based Systems, 2009.
  • CIGRE, Technical Brochure 760, Test strategy for Protection, Automation and Control (PAC) functions in a fully digital substation based on IEC 61850 applications, 2019.
  • OMICRON, información de producto de IEDScout (omicronenergy.com y artículos de T&D World).
  • Triangle MicroWorks, documentación de 61850 Test Suite Pro (trianglemicroworks.com).

Preguntas frecuentes

¿Con Wireshark basta para probar IEC 61850?

Para ver qué viaja por la red, sí: decodifica GOOSE, SV y MMS. Pero no publica mensajes, no reserva reportes ni envía mandos, y no compara lo que ve con el SCD de forma automática. Se complementa con un cliente MMS y con un simulador o un equipo de inyección.

¿Qué herramienta hace falta para probar un relé que dispara por GOOSE?

Un equipo de inyección secundaria que suscriba el GOOSE de disparo del relé y lo trate como una entrada binaria más, para medir el tiempo de operación. Si el relé también recibe GOOSE, el mismo equipo o un simulador publica los mensajes que el relé espera.

¿Se puede probar la integración sin tener todos los IED?

Sí. Con el archivo SCD, un simulador puede imitar la comunicación de los IED que faltan, publicar sus GOOSE y responder como servidor MMS. Es útil en el FAT y en ampliaciones, pero no reemplaza la prueba final con los equipos reales.

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