Los inversores de una planta solar se integran al SCADA y al controlador de planta casi siempre por Modbus, directamente o a través del concentrador del fabricante en cada estación. Modbus solo transporta registros de 16 bits; qué significa cada registro lo define el mapa del fabricante o, si el inversor lo soporta, los modelos de información de SunSpec, que ordenan los datos en bloques con identificador, longitud y factores de escala. La integración se cierra con pruebas punto a punto, de escritura de consignas y de pérdida de comunicación.
Qué se integra y para qué
En una planta solar, cada inversor entrega medidas (potencias, tensiones, corrientes, energía, temperaturas), estados y alarmas, y recibe consignas de limitación de potencia activa y de reactiva. Esa información la usan dos sistemas con exigencias distintas:
- El SCADA de planta, para supervisar, alarmar y guardar históricos.
- El controlador de planta (PPC), que reparte consignas para cumplir en el punto de conexión lo que piden la CREG y el CND. Su lazo exige tiempos cortos; vea PPC de una planta solar.
El protocolo más común en este nivel es Modbus, en RTU sobre RS-485 o en TCP sobre Ethernet. Cómo funciona el protocolo, sus tramas y sus límites están en Modbus RTU y TCP.
Dos arquitecturas
| Arquitectura | Cómo funciona | A favor | A vigilar |
|---|---|---|---|
| A través del concentrador del fabricante | Cada estación tiene un concentrador (datalogger) que lee sus inversores y expone los datos al SCADA y al PPC | Menos tráfico en el anillo; funciones de control del fabricante integradas | Un salto más con sus tiempos; mapa propio del concentrador |
| Directa | El SCADA o el PPC leen cada inversor por Modbus TCP, o por un conversor serie-Ethernet | Control total del integrador sobre el mapa y el sondeo | Más tráfico; el PPC debe manejar muchos equipos |
En las dos, la red de la planta y sus tiempos están en comunicaciones de una planta solar. Si el concentrador ofrece un perfil para el control de planta del fabricante, conviene revisar cómo convive con un PPC de otro proveedor antes de decidir.
El problema del mapa de registros
Modbus define cuatro tipos de datos (bobinas, entradas discretas, registros de entrada y registros de retención) y registros de 16 bits. No dice qué significa cada registro, ni cómo se representan un entero de 32 bits o un flotante, ni en qué orden van las dos palabras. Todo eso lo decide el fabricante en su mapa de registros. Por eso integrar inversores de dos marcas, o dos versiones de firmware de la misma, puede exigir dos mapas distintos.
Lo que se revisa en cada punto del mapa:
- Función de lectura o escritura y dirección (con la convención de numeración del fabricante, desde 0 o desde 1).
- Tipo de dato, signo y orden de palabras.
- Unidad y escala.
- Si el valor es instantáneo, acumulado o un estado codificado por bits.
- Para las consignas: rango admitido, si se pierden al reiniciar y si el inversor vuelve a un valor por defecto cuando se corta la comunicación.
Qué aporta SunSpec
La SunSpec Alliance publica modelos de información que ordenan los registros Modbus de inversores, medidores y baterías. El inversor que los soporta presenta sus datos como una cadena de bloques: cada uno empieza con su identificador de modelo y su longitud, de modo que el maestro puede recorrerlos y saber qué hay sin un mapa propio. Algunos modelos del repositorio oficial:
| Modelo | Contenido |
|---|---|
| 1 | Común: fabricante, modelo, versión, número de serie; debe ser el primero |
| 101, 102, 103 | Inversor monofásico, de fase partida y trifásico |
| 111 a 113 | Las mismas medidas en punto flotante |
| 160 | Extensión para inversores con varios MPPT |
| 701 a 714 | Recursos distribuidos (DER): medidas de CA, capacidad, entrada en servicio, controles de CA, volt-var, volt-watt, disparos por tensión y frecuencia, estatismo de frecuencia, watt-var, almacenamiento y medidas de CC |
| 802 | Batería |
Los modelos de la serie 700 citan como referencia a IEEE 1547-2018, la norma de interconexión de recursos distribuidos de Estados Unidos; sus funciones (volt-var, disparos, estatismo) no son los requisitos colombianos, que fijan la CREG 060 y los acuerdos del CNO para el punto de conexión.
Factores de escala. En los modelos enteros, muchas medidas vienen acompañadas de un registro de factor de escala (por ejemplo, W_SF para la potencia del modelo 103). El valor real es el registro multiplicado por diez elevado a ese factor. Olvidarlo produce valores diez o cien veces mayores o menores.
SunSpec no elimina las pruebas: un inversor puede declarar soporte y no implementar todos los puntos, o implementar los controles con matices propios. La especificación de cada modelo está en el repositorio público de la SunSpec Alliance.
Pruebas de la integración
- Mapa del fabricante o modelos SunSpec del firmware instalado
- Lectura de cada punto. Comparada con la pantalla del inversor y con un valor conocido
- Escalas, signos y orden de palabras
- Escritura de consignas de activa y reactiva. Verificando el efecto en la potencia medida
- Pérdida de comunicación. Marca de calidad en el SCADA y valor de respaldo del inversor
- Tiempo de ciclo medido y señales listas para el PPC
- Punto a punto. Cada medida, estado y alarma se compara con la pantalla del equipo y, cuando se puede, con un valor conocido. Vea pruebas punto a punto de señales.
- Escalas y signos. Potencias con su signo, energía acumulada que no se reinicia ni desborda, factores de escala aplicados.
- Consignas. Cada escritura se verifica por su efecto, no solo por la respuesta del protocolo: el inversor puede aceptar el mensaje y limitar por otra causa.
- Pérdida de comunicación. Se corta el enlace para ver la marca de comunicación perdida en el SCADA y el comportamiento de respaldo del inversor.
- Tiempo de ciclo. Se mide cuánto tarda el maestro en recorrer todos los inversores; el PPC lo necesita para su lazo.
Errores frecuentes
- Mapa de una versión de firmware distinta a la instalada.
- Orden de palabras cruzado en valores de 32 bits.
- Factor de escala leído de otro bloque o no aplicado.
- Direcciones desplazadas en una unidad por la convención de numeración.
- Consignas que el inversor olvida al reiniciar y nadie vuelve a escribir.
- Muchos maestros consultando el mismo inversor (SCADA, PPC, monitoreo del fabricante) sin coordinar el sondeo.
La seguridad de estos accesos, que Modbus no trae por sí mismo, se revisa en el diseño de la red.
Al cerrar la integración conviene dejar documentados el mapa usado con su versión de firmware, la lista de puntos probados con su resultado, el tiempo de ciclo medido y el comportamiento de respaldo de cada modelo de inversor. Ese registro evita repetir el trabajo cuando el fabricante actualiza el firmware.
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Referencias
- Modbus Organization, MODBUS Application Protocol Specification V1.1b3.
- Modbus Organization, MODBUS Messaging on TCP/IP Implementation Guide.
- SunSpec Alliance, modelos de información (repositorio público sunspec/models): modelos 1, 101 a 103, 111 a 113, 160, 701 a 714 y 802.
- IEEE 1547-2018: interconexión e interoperabilidad de recursos energéticos distribuidos con las interfaces del sistema eléctrico.
Preguntas frecuentes
¿Qué es SunSpec en un inversor?
Es un conjunto de modelos de información publicados por la SunSpec Alliance que ordena los registros Modbus de inversores, medidores y baterías en bloques normalizados. Cada bloque empieza con su identificador y su longitud; el modelo 1 es el común con fabricante, modelo y número de serie, y el 103 es el de inversor trifásico.
¿Por qué el SCADA muestra una potencia diez o cien veces mayor que la real?
Casi siempre por el factor de escala. En SunSpec, muchas medidas vienen como enteros acompañados de un registro de factor de escala, que es una potencia de diez; si el maestro no lo aplica, o lo lee de otro bloque, el valor sale desplazado.
¿Es mejor leer los inversores directamente o a través del concentrador del fabricante?
Depende de la arquitectura. El concentrador reduce el tráfico y suele traer las funciones de control del fabricante, pero agrega un salto y sus propios tiempos. La lectura directa da más control al integrador, con más carga en la red. Lo que importa es que el PPC reciba las medidas y envíe las consignas con el tiempo que exige su lazo.