IEC TR 61850-90-2, publicado en 2016, describe cómo usar IEC 61850 entre la subestación y el centro de control o de mantenimiento: casos de uso, requisitos de comunicación, uso del lenguaje SCL, elección de servicios y arquitecturas, flujo de ingeniería y el concepto de proxy o gateway. Hoy la mayoría de los centros de control sigue recibiendo IEC 60870-5-104 o DNP3 desde un gateway; IEC 61850 de extremo a extremo se elige cuando el operador lo soporta y quiere un solo modelo de datos.
El problema que resuelve
Dentro de la subestación, IEC 61850 es el estándar: los IED se describen en archivos SCL, intercambian GOOSE y atienden a los clientes por MMS. Pero en la frontera con el centro de control la información casi siempre cambia de idioma. Un gateway o RTU traduce los nodos lógicos a direcciones de IEC 60870-5-104 o de DNP3, y en ese paso se pierden nombres, calidad y parte del contexto.
El informe técnico IEC TR 61850-90-2, Using IEC 61850 for communication between substations and control centres, primera edición de febrero de 2016, describe cómo extender IEC 61850 hasta el centro de control o el de mantenimiento.
Qué contiene el informe
Según su alcance publicado por IEC, el informe cubre:
- Casos de uso y requisitos de comunicación del intercambio entre subestación y centro de control: supervisión, mando, medidas, eventos, archivos y mantenimiento.
- Uso del lenguaje de configuración de IEC 61850-6 para describir ese intercambio.
- Guía para elegir servicios y arquitecturas.
- Un flujo de ingeniería entre la subestación y el centro de control.
- El concepto de proxy o gateway.
Es un informe técnico (TR), no una norma: da orientación, no requisitos obligatorios. Su aplicación depende de lo que acuerden la empresa dueña de la subestación y el operador del centro de control.
El proxy o gateway de IEC 61850
El centro de control no se conecta a cada relé. En la subestación, un equipo hace de proxy: hacia adentro es cliente de los IED; hacia afuera es servidor IEC 61850 y presenta al centro de control una imagen de los datos de la subestación.
La diferencia con un gateway de protocolo es que el proxy no traduce a otro modelo. Los datos siguen siendo nodos lógicos y objetos de datos de IEC 61850, con sus nombres, su calidad y su sello de tiempo. Lo que el proxy agrega es concentración (pocas conexiones hacia afuera en lugar de una por IED), selección de lo que se publica y un único punto de control de acceso.
- 01Gateway de protocoloTraduce nodos lógicos a direcciones 104 o DNP3 con una tabla de mapeo
- 02Proxy IEC 61850Conserva el modelo de datos y lo presenta al centro de control por MMS
- 03Red de área ampliaEnlace protegido por firewall, con redundancia de canal
- 04Centro de controlRecibe direcciones planas o el modelo IEC 61850 completo, según el camino
Servicios que viajan
Los servicios de IEC 61850 que tienen sentido hacia el centro de control son los de cliente-servidor sobre MMS:
- Reportes con buffer o sin buffer, para estados, alarmas y medidas, que el proxy envía por cambio, por banda muerta o periódicamente.
- Mandos, con selección antes de operar y seguridad mejorada, para interruptores, seccionadores y cambiadores de tomas.
- Transferencia de archivos, por ejemplo registros de falla en formato COMTRADE y registros de eventos, útil para el centro de mantenimiento.
- Registros y consultas de datos históricos cuando los equipos los soportan.
GOOSE y valores muestreados no forman parte de este intercambio: son mensajes de capa 2 de tiempo crítico entre IED. Su paso entre subestaciones tiene su propio informe, IEC TR 61850-90-1.
Ingeniería con SCL
Con un gateway de protocolo, la base de datos del centro de control se construye a mano a partir de una tabla de mapeo. Con IEC 61850 de extremo a extremo, el informe plantea describir la interfaz en SCL, de modo que el centro de control importe lo que la subestación publica. Esto reduce las transcripciones y los errores de nombre, que son una de las causas de retrabajo en la integración. Los archivos SCL los explicamos en archivos SCL IEC 61850.
Por qué hoy domina el 104
- Base instalada. Los SCADA y EMS de los centros de control se construyeron sobre IEC 60870-5-101/104, DNP3 o ICCP, y sus bases de datos y procedimientos están organizados así.
- Acuerdos con el operador. Los requisitos de supervisión del operador del sistema y de los operadores de red suelen expresarse en esos protocolos.
- Frontera de responsabilidad. El gateway marca un límite claro entre la ingeniería de la subestación y la del centro de control.
- Ciberseguridad conocida. Las arquitecturas de seguridad de esos enlaces ya están probadas en cada empresa.
Por eso la mayoría de los proyectos sigue la ruta del gateway con un mapeo cuidadoso, y reserva IEC 61850 de extremo a extremo para empresas que controlan ambos extremos y quieren unificar el modelo de datos.
Cuándo conviene IEC 61850 de extremo a extremo
- ¿El centro de control soporta IEC 61850 como cliente?
- NoGateway hacia IEC 60870-5-104 o DNP3 con tabla de mapeo documentada
- Sí¿La misma empresa controla la ingeniería de la subestación y la del centro de control?
- SíProxy IEC 61850 de extremo a extremo con la interfaz descrita en SCL
- NoGateway, o proxy acordado con el operador del centro de control
En cualquier caso, el enlace sale de la subestación detrás de un router y firewall industrial y con la protección de protocolo que dé IEC 62351.
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Referencias
- IEC TR 61850-90-2:2016, Communication networks and systems for power utility automation – Part 90-2: Using IEC 61850 for communication between substations and control centres.
- IEC TR 61850-90-1:2010, Use of IEC 61850 for the communication between substations.
- IEC 61850-7-2: servicios abstractos de comunicación (ACSI).
- IEC 61850-8-1: mapeo a MMS.
- IEC 60870-5-104: acceso a red para IEC 60870-5-101.
Preguntas frecuentes
¿El centro de control se conecta directamente a cada relé por IEC 61850?
Normalmente no. IEC TR 61850-90-2 plantea un proxy o gateway en la subestación que presenta hacia el centro de control una imagen de los datos de los IED. Así el centro de control mantiene pocas conexiones y la red de la subestación queda protegida detrás de un solo punto de acceso.
¿Por qué casi todos los centros de control siguen usando IEC 60870-5-104 o DNP3?
Porque es lo que soportan los sistemas SCADA y EMS instalados y lo que exigen los acuerdos de supervisión con los operadores. Pasar a IEC 61850 de extremo a extremo implica cambiar el front-end del centro de control, su base de datos y su forma de hacer ingeniería, no solo la subestación.
¿Qué gana una empresa al usar IEC 61850 hasta el centro de control?
Un solo modelo de datos y un solo lenguaje de configuración desde el IED hasta el centro de control, sin tablas de mapeo intermedias, nombres de señales que se conservan y la posibilidad de generar parte de la base de datos del centro de control a partir de los archivos SCL.